MicroLEIS:Modelo Pantanal
Evaluación del riesgo específico de contaminación
PIM en Ecología y Edafología
1er curso, Grado en Biología
Universidad de Sevilla
Modelo Pantanal: factores de riesgo específico de contaminación
• Características relacionadas con el lugar• Forma del terreno• Clase de pendiente
• Características relacionadas con el suelo• Profundidad de la capa freática• Drenaje superficial• Textura• Materia orgánica• pH• CIC
• Características relacionadas con el clima• Latitud• Información climática
• Temperatura• Precipitación
• Características relacionadas con las prácticas de manejo• Tipo de utilización de la tierra• Rotación de los cultivos• Use de la tierra en pendientes• Fertilizantes P• Fertilizantes N• Estiércol animal• Residuos urbanos / industriales• Temporada de fertilización• Uso de pesticidas• Persistencia de los pesticidas• Toxicidad de los pesticidas (LD-50 ppm)• Métodos de aplicación de los pesticidas• Drenaje artificial• Nivel artificial de agua subterránea • Tratamiento de los residuos• Prácticas de conservación de suelos• Tipo de laboreo
Forma del terreno
Llano, llano aluvial, llano lacustre, llano costero, llano fluvio-glacial, llano glacial, llano de arena, llano de lava, delta, llanura mareal y playa
Llanura
Valle y cuenca
Valle
Meseta
Relieve ondulado
Duna, penillanura, piedemonte y colina
Colina
Sierra, montaña y volcán
Montaña
Wikimedia commons
Se considera que la erosión crece con el aumento de la longitud de la pendientecomo resultado del incremento en la velocidad y volumen de la escorrentíasuperficial.El modelo considera cinco clases principales:
Clase de pendiente
En una superficie plana las gotas de lluvia dispersan a las partículas de suelo al azar en todas las direcciones.
En una superficie inclinada las partículas de suelo son desplazadas preferentemente pendiente abajo, en mayor proporción a mayor gradiente.
Gotas de lluvia
Pendiente baja Pendiente elevada
Trayectoria de las partículas desplazadas
Suelo
Suelo
Profun-didad de la capa freática
Drenaje super-ficial
TexturaMateria orgánica
Acidez CIC
Suelo
Profun-didad de la capa freática
Lavado
Desnitri-ficación
Drenaje superfi-
cial
Lavado
Esco-rrentía
Suelo: profundidad de la capa freática
• En general un suelo más húmedo es menos vulnerable a la erosión eólica que un suelo seco. La profundidad de la capa freática es la distancia desde la superficie a la parte de suelo saturado de agua con nivel más alto del año.
Agua superficial
Suelo saturado
Nivel freático
Roca impermeable
Suelo insaturado
Suelo: drenaje superficial
El drenaje superficial se refiere a la facilidad de movimiento del agua en la superficie delsuelo, y viene determinado por el tamaño y la estabilidad de los poros y por la forma delperfil.
Zona de drenaje pobre
Pérdida de agua por escorrentía
superficial
Suelo húmedo
RocaAgua
Baja infiltración
Zona de drenaje excesivo
Suelo
Arcilla
Escorrentía
Lavado
Adsorción de
pesticidasCIC
Fijación de fosfato
MO
Esco-rrentía
Adsor-ción de pesti-cidas
Biode-grada-ción
Desnitri-ficación
CIC
Fijación de
fosfato
Erosión
Suelo
pH
Adsorción de
pesticidas
Biodegra-dación
Desnitri-ficación
CIC
Fijación de
fosfato CIC
Adsorción de
pesticidas
Fertilidad química
Clima
Clima
(latitud, precipitación y temperatura)
Precipitación anual
𝑃𝑎 =
1
12
𝑃𝑖
Índice de humedad
𝑖𝐻 =𝑃
𝐸𝑇𝑃
Temperatura acumulada
anual
𝑇𝑎 =
1
12
𝑇𝑖
Clima
Escorrentía superficial
Biodegra-dación
Desnitri-ficación
Manejo del suelo
Uso
Fosfato
N
Metales pesados
Pesti-cidas
Rota-ción
Manejo de nitró-
geno
Metales pesados
Dinámica de los pesticidas
ESCORRENTÍA
VOLATILIZACIÓN
LIXIVIACIÓN
DEGRADACIÓN MICROBIANA, QUÍMICA Y METABÓLICA
Persistencia de pesticidas
Degradación fotoquímica
• Estructura de compuestos orgánicos
• Intensidad y duración de la exposición solar
Degradación microbiana
• Factores medioambientales (clima, propiedades del suelo…)
• Presencia de nutrientes
• Contenido en MO
Degradación química
• Acidez
• Actividad biológica
Degradación metabólica
• Capacidad de absorción de los organismos
• Metabolismo
Persistencia de pesticidas
0 2 4 6 8 10 12 14
DDT
Gamma-HCH
Picloram
Simozine
Diuron
Trifluoralín
Diazinón
MCPA
Disulfotón
2,3-D
Parathión
Años
Persistencia de algunos pesticidas en suelos(Graham-Bryce, 1981 y varias fuentes más)
Ligeramente persistentes (< 4 semanas)
Poco persistentes (4-26 semanas)
Moderadamente persistentes (27-52 semanas)
Muy persistentes (> 1 año)
Persistencia de pesticidas. A partir de Graham-Bryce (1981) y otras fuentes.
Toxicidad de los pesticidas
LD50 es la dosis letal de un compuesto que mata al 50% de los organismos en condiciones específicas.
Toxicidad de los pesticidas
Insecticida Fórmula química FunciónDL50
(mg kg-1)Toxicidad
PropoxurC11H15NO3 Inhibidor de la acetilcolinesterasa 50
CarbarilC12H11NO2 Inhibidor de la colinesterasa 850
KinoprenoC18H28O2 Imitador de hormonas juveniles 3500
DiflubenzurónC14H9ClF2N2O2 Inhibidor de la síntesis de quitina 4500
TripenoC18H32O2S
Imitador de hormonas juveniles 10000
MetoprenoC19H34O3 Imitador de hormonas juveniles 34000
Aplicación de fertilizantes: liberación controlada/liberación lenta
AguaAgua con
nutrientes
Recubrimiento poroso Fertilizante
soluble
Isobutilendiurea(C6H14N4O2, insoluble)
Urea(CH4N2O, soluble)
Lento Rápido
LIBERACIÓN CONTROLADA
LIBERACIÓN LENTA
Tratamiento de residuos
Se trata de residuos de cultivos, tales como paja o rastrojo de los cereales, que normalmente permanecen después de la cosecha.
Trata-miento
de residuos
Erosión hídrica
Erosión eólica
Tratamiento de residuos
El mantener esta cubierta protege al suelo del impacto de las gotas de lluvia y del viento y reduce la velocidad de la escorrentía superficial. Después de un tiempo, este material acaba incorporándose al suelo.
Istockphoto
Residuos en la superficie del suelo
La quema aumenta la fertilidad temporalmente, aunque desde el punto de vista del control de la erosión resulte muy negativo.
Astanin / Shutterstock
Quema de rastrojos
El enterrado se realiza en los 10 cm superiores del perfil del suelo para incorporar los residuos y raíces.
es.kverneland.com
Incorporación de residuos
Prácticas de conservación de suelos
• Ninguna.
• Métodos de estabilidad temporal.• Puede obtenerse en la mayoría de los suelos usando estabilizadores, material
orgánico o acondicionadores de suelo. Los estabilizadores son compuestos a base de aceites o gomas que se aplican normalmente con agua en forma de spray. Se trata de polímeros poli-funcionales que desarrollan enlaces químicos con los minerales en el suelo, aumentando la estabilidad estructural de los agregados.
• Gaviones. Son estructuras rectangulares con malla de acero, rellenos de piedras.
• Presas o pozos para controlar la escorrentía superficial.
• Cultivos en curvas de nivel. Mediante el cultivo en curvas de nivel se puede reducir considerablemente la pérdida de suelo en las laderas, en comparación con la forma de cultivo a favor de la pendiente.
• Terrazas. El cultivo en terrazas permite interceptar la escorrentía superficial y convertirla en un flujo estable a una velocidad no erosiva al acortar la longitud de la pendiente.
Conservación de suelos: aterrazado y cultivo en curvas de nivel
ESCORRENTÍA
ESCORRENTÍA
ATERRAZADO
CULTIVO EN CURVAS DE NIVEL
Tipo de laboreo
El laboreo convencional tiende a pulverizar la superficie del suelo y, al mismo tiempo, a crear una capa compacta a la profundidad del arado que reduce la infiltración y aumenta la escorrentía.
En el laboreo convencional se incluyen las prácticas normales de arado con grada de disco o alzar con vertedera y la siembra superficial.
Laboreo convencional
En el laboreo de conservación se deja un gran porcentaje de material residual (hojas, tallos, partes del follaje o raíces) sobre la superficie del suelo a modo de capa o colchón protector.
Wikimedia
Laboreo de conservación
Blog Un universo invisible bajo nuestros pies
Sin laboreo
Tipo de laboreo
• El laboreo convencional tiende a pulverizar la superficie del suelo y, al mismo tiempo, a crear una capa compacta a la profundidad del arado que reduce la infiltración y aumenta la escorrentía.
• Para contrarrestar estos efectos de las prácticas de laboreo:• se reduce su número,
• se hace el mayor número de operaciones posibles de una sola vez, como ocurre con el laboreo mínimo o de conservación, o bien
• se concentran las labores sólo en las hileras donde crecen las plantas dejando las áreas entre hileras sin laboreo, como ocurre con el laboreo en fajas o zonas.