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

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

Manejo

UsoRotación de

cultivos

Utilización de tierra en

pendiente

Manejo del suelo

Uso

Fosfato

N

Metales pesados

Pesti-cidas

Rota-ción

Manejo de nitró-

geno

Metales pesados

Residuos urbanos/industriales y estiércol

Aplica-ción de

resi-duos

N

Metales

Estiércol

Metales

Residuos urbanos o industriales

Compost Lodos de depuradora

Fabricación de vermicompost, WormPower / Wikipedia

Aplicación de compost sobre el suelo, Agraris.com.co

EDAR El Copero, EMASESA (Sevilla), Google Earth

Aplicación de lodos de depuradora, http://agriculturers.com

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 directa de pesticidas

Aplicación foliar de pesticidas

Aplicación de fertilizantes

Excesiva Controlada

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.

Instalación de gaviones, Steinensrl / Wikimedia

Instalación de gaviones (Chile), Gobierno Regional de Tarapacá / Flickr

Malla de protección de taludes y revegetación, Miriamprojar / Wikimedia

Geoceldas

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

Laboreo en fajas o zonas

AÑO IMPAR AÑO PAR

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.