anÁlisis estadÍstico de las variables geoquÍmicas y de fertilidad del suelo...

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ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LAS VARIABLES GEOQUÍMICAS Y DE

FERTILIDAD DEL SUELO EN ÁREAS SECAS Y HÚMEDAS PARA EVALUAR LA

RETENCIÓN DE CARBONO EN LOS HUMEDALES Y SU IMPORTANCIA

AMBIENTAL

ESTUDIO DE CASO MESETA DE LA CUENCA DEL RIO UBERABINHA

(MINAS GERAIS, BRASIL)

INGRID JOHANNA PRIETO HERNÁNDEZ – 20102185050

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES

ADMINISTRACIÓN AMBIENTAL

BOGOTÁ, DC

2016

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ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LAS VARIABLES GEOQUÍMICAS Y DE

FERTILIDAD DEL SUELO EN ÁREAS SECAS Y HÚMEDAS PARA EVALUAR LA

RETENCIÓN DE CARBONO EN LOS HUMEDALES Y SU IMPORTANCIA

AMBIENTAL

ESTUDIO DE CASO MESETA DE LA CUENCA DEL RIO UBERABINHA

(MINAS GERAIS, BRASIL)

INGRID JOHANNA PRIETO HERNÁNDEZ – 20102185050

PROPUESTA DE TRABAJO DE GRADO MODALIDAD DE MONOGRAFÍA COMO

REQUISITO PARA OPTAR POR EL TÍTULO DE PROFESIONAL EN


Tutor:

M.SC. ING. CARLOS DIAZ RODRÍGUEZ

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES


BOGOTÁ, DC

2016

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NOTA DE ACEPTACIÓN

_________________________________

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______________________________

CARLOS DIAZ RODRÍGUEZ

Ingeniero Electricista

M.Sc. Ciencias Económicas

Bogotá D.C. 2016.

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DEDICATORIA

Dedico este trabajo a Dios por permitirme sacarlo adelante y darme fortaleza principalmente en

los momentos más difíciles de este proceso.

A toda mi familia por siempre creer en mis sueños, a mi Mamá por depositar su confianza en mí y

en mis decisiones y a mi Papá y mis hermanos para que mis victorias sean las suyas.

A mis amigos, tanto los que conocí en Brasil como los que tengo en Colombia, por su apoyo y

palabras de aliento.

5

AGRADECIMIENTOS

Primero a Dios, por permitirme hacer realidad un sueño que comenzó desde hace mucho y fue

él quien me abrió las puertas en el momento correcto y me puso ángeles en el camino para

guiarme y ayudarme.

A mi familia por su apoyo incondicional, principalmente a mi mamá y su valioso esfuerzo

porque sin ella nada de esto hubiera sido posible, a mi papá, hermanos, abuelas, tías y primos

por su amor y la contribución que cada uno de ustedes aportó en este proceso.

Al profesor Dr. José Silvio Govone y la profesora Dra. Vania Rosolen por creer en mí y

depositar su confianza en la realización de este proyecto, por su paciencia y sobre todo por su

amistad.

A mis colegas y amigos del Centro de Estudios Ambientales de la Unesp por su apoyo.

A mis amigos y compañeros de la Moradia Estudiantil de la Unesp en Rio Claro por abrirme

las puertas para vivir junto con ustedes por en cuanto realizaba mi trabajo de grado,

especialmente quiero agradecer a mis amigos de la casa 4.

A Karen Pazini, Gilberto Donizeti Henrique y Cida Marques por su amistad incondicional y

porque más que amigos los considero parte de mi familia.

A mis amigos de la Universidad Distrital, de la Unesp y de vida por poder contar con todos

ustedes.

A los profesores Carlos Díaz Rodríguez y Tito Ernesto Gutiérrez por su incansable paciencia

en todo este proceso y por ayudarme siempre que lo necesitaba durante la aprobación,

ejecución y culminación de este trabajo.

Al profesor Jair Preciado por sembrar en mí la motivación de aprovechar la oportunidad de

hacer movilidad académica y el amor por Brasil.

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RESUMEN

Se estudió las relaciones entre el contenido de Materia Orgánica del Suelo (MOS) y las variables

geoquímicas y de fertilidad en dos tipos de suelo correspondientes a un área seca (Oxysol) y a

un área de humedal (Gleysol) en la meseta de la cuenca del Rio Uberabinha (Minas Gerais,

Brasil), con el objetivo de evaluar la retención de carbono en los humedales y su importancia

ambiental. Se encontró que existe una correlación lineal entre MOS y las variables de fertilidad;

no se encontró correlación entre MOS y las variables geoquímicas; por último se halló que existe

en cada uno de los tipos de suelo analizados una diferencia significativa en la concentración de

hierro, que es un macronutriente importante para las plantas.

A raíz de los resultados hallados en este trabajo es justificado encuadrar los humedales en áreas

especiales para conservación por su alta presencia de MOS y los beneficios que ésta trae como

formadora de estructura de suelo, mitigadora indirecta del cambio climático y fuente de

nutrientes para las plantas.

Finalmente la degradación de los humedales, entre otras consecuencias, acelera la

mineralización del MOS liberando Dióxido de Carbono y Metano, gases de efecto invernadero

que generan impactos en el cambio climático.

Palabras Clave: Mineralización, Materia Orgánica del Suelo, Gleysol, Oxisol, Correlación

Lineal

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ABSTRACT

Was studied the relationship between the content of Soil Organic Matter (SOM) and the

geochemical and fertility variables in two soil types corresponding to a dry area (Oxisoil) and

an area of wetland (Gleysoil) on the plateau basin of The River Uberabinha (Minas Gerais,

Brazil), with the aim of assessing carbon sequestration in wetlands and environmental

importance. It was found that there is a linear correlation between variables MOS and fertility;

no correlation between MOS and geochemical variables found; finally he found that exists in

each of the soil types analyzed a significant difference in iron concentration, which is an

important plant macronutrient.

Following the findings of this paper concludes justify framing wetlands in special areas for

conservation for its high presence of MOS and the benefits that this brings about forming

structure, indirect mitigating climate change and nutrient source for plants.

Finally degradation of wetlands, among other consequences, accelerates mineralization of SOM

releasing carbon dioxide and methane, greenhouse gases that generate impacts on climate

change.

Keywords: Mineralization, Soil Organic Matter, Gleysoil, Oxisoil, Linear Correlation

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RESUMO

Foi estudada a relação entre o teor de Matéria Orgânica do Solo (MOS) e as variáveis

geoquímicas e de fertilidade em dois tipos de solo correspondentes a uma área seca (Latossolo)

e uma área de zonas húmidas (Gleissolo) na bacia do planalto do Rio Uberabinha (Minas Gerais,

Brasil), com o objectivo de avaliar o sequestro de carbono em zonas húmidas e sua importância

ambiental. Verificou-se que existe uma correlação linear entre MOS e ás variáveis da fertilidade;

nenhuma correlação entre MOS e ás variáveis geoquímicas; finalmente se achou que existe em

cada um dos tipos de solo analisados uma diferença significativa na concentração de ferro, que

é um importante macronutriente das plantas.

Na sequência das conclusões deste trabalho se justifica enquadrar às zonas húmidas em zonas

especiais de conservação por sua alta presença de MOS e os benefícios que ela traz como

formadora de estrutura, mitigadora indireta das mudanças climáticas e fonte de nutrientes para

as plantas.

Finalmente a degradação das zonas húmidas, entre outras consequências, acelera a

mineralização da MOS liberando dióxido de carbono e metano, gases de efeito estufa que geram

impactos sobre a mudança climática.

Palavras-chave: Mineralização, matéria orgânica do solo, Gleissolo, Latossolo, Correlação

Linear

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TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 15

2. JUSTIFICACIÓN............................................................................................................... 16

3. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ................................................................................ 17

3.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................... 17

3.2. PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN ......................................................................... 18

4 OBJETIVOS Y ALCANCE ............................................................................................... 19

4.1 OBJETIVO GENERAL .............................................................................................. 19

4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................................... 19

4.3 ALCANCE .................................................................................................................. 19

5 MARCO REFERENCIAL ................................................................................................. 20

5.1 MARCO TEÓRICO ................................................................................................... 20

5.1.1. El cuidado de los humedales y su rol en el secuestro de carbono ............................ 20

5.1.2. Secuestro de carbono en suelos de humedales costeros de agua dulce en Veracruz 23

5.1.3. Suelos de humedales como sumideros de carbono y fuentes de metano ................. 24

5.1.4 Carbon sequestration in wetlands: Concept and estimation ...................................... 26

5.1.5 Coeficiente de Correlación lineal de Pearson ........................................................... 28

5.1.6 Prueba de Kruskal-Wallis.......................................................................................... 31

5.2 MARCO CONCEPTUAL .......................................................................................... 33

10

5.2.1 Humedales ................................................................................................................. 33

5.2.2 Oxysol ....................................................................................................................... 35

5.2.3 Gleysol ...................................................................................................................... 36

5.2.4 Suelos Tropicales: Sistema Suelo Laterítico – Suelo Hidromórfico ......................... 36

5.2.5 Ambiente saturado y no saturado y la Materia Orgánica del Suelo (MOS) .............. 37

5.2.6 Sistema suelo laterítico – suelo hidromórfico en las mesetas del Oeste de Minas

Gerais en Brasil, la relación con la cantidad y naturaleza de la MOS ............................... 39

5.3 MARCO CONTEXTUAL .......................................................................................... 40

5.3.1 Caracterización de la cuenca del rio Uberabinha ...................................................... 40

5.3.2 Institucional ............................................................................................................... 43

5.4 MARCO LEGAL Y NORMATIVO .......................................................................... 44

6 METODOLOGÍA .............................................................................................................. 48

6.1. Diseño Metodológico ...................................................................................................... 48

6.2 Fuentes de Información ................................................................................................... 48

6.3. Instrumentos Metodológicos ........................................................................................... 49

7. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS ......................................................... 50

7.1 FASE 1. COMPARAR EL CONTENIDO DE MATERIA ORGÁNICA ENTRE LOS

SUELOS DRENADOS (OXISOL) Y LOS SUELOS CON DRENAJE IMPEDIDO

(GLEYSOL). .......................................................................................................................... 50

7.1.1 Colecta de muestras ................................................................................................... 50

11

7.1.2 Actividades de laboratorio ........................................................................................ 54

7.1.3. Tratamiento de datos a partir de la información obtenida en laboratorio. ............... 55

7.1.4. Análisis de resultados ............................................................................................... 58

7.2 FASE 2. CORRELACIONAR ESTADÍSTICAMENTE LA MATERIA ORGÁNICA

PRESENTE EN EL ÁREA DE ESTUDIO CON LOS ELEMENTOS GEOQUÍMICOS Y

DE FERTILIDAD DEL SUELO ........................................................................................... 59

7.2.1 Correlación lineal de Pearson para los datos Geoquímicos ...................................... 59

7.2.2 Correlación lineal de Pearson para los datos de Fertilidad ....................................... 62

7.2.3 Correlación estadística entre los elementos geoquímicos ......................................... 69

7.3 FASE 3. COMPARAR POR EL MÉTODO KRUSKAL-WALLIS LOS ELEMENTOS

GEOQUÍMICOS EN CADA PERFIL DE SUELO. ............................................................. 71

7.3.1 Comparación de los elementos geoquímicos por perfil de suelo. ............................. 71

7.3.2 Análisis de resultados ................................................................................................ 72

8. CONCLUSIONES ................................................................................................................. 75

9. RECOMENDACIONES ....................................................................................................... 78

10. LIMITACIONES ................................................................................................................. 79

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................................... 80

ANEXOS ................................................................................................................................... 86

12

INDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1. Flujo y almacenamiento de carbono en humedales ............................................. 21

Ilustración 2. Pares muestréales de las variables (X, Y). Los valores de la izquierda indican

Correlación fuerte; los valores de la derecha, Correlación débil. .............................................. 29

Ilustración 3. Izquierda indica correlación positiva; derecha indica correlación negativa. ....... 30

Ilustración 4. Localización del Área de Estudio ........................................................................ 41

Ilustración 5. Cuadrante Característico de la Meseta de la Cuenca del rio Uberabinha............ 42

Ilustración 6. Áreas de Humedal en la Meseta de la Cuenca del rio Uberabinha hasta el año

2009 ........................................................................................................................................... 43

Ilustración 7. Perfil topográfico de los puntos de colecta.......................................................... 54

Ilustración 8. Correlación de materia Orgánica con SiO2 ......................................................... 61

Ilustración 9. Correlación de materia Orgánica con pH (CaCl²). .............................................. 63

Ilustración 10. Correlación de materia Orgánica con Resin P. .................................................. 63

Ilustración 11. Correlación de materia Orgánica con H+Al SMP. ............................................ 63

Ilustración 12. Correlación de materia Orgánica con SB. ......................................................... 63

Ilustración 13. Correlación de materia Orgánica con CEC. ...................................................... 64

Ilustración 14. Correlación de materia Orgánica con pH (CaCl²). ............................................ 65





Ilustración 19. Correlación de materia Orgánica con pH (CaCl²). ............................................ 67





Ilustración 24. Diferencia de Fe₂O3 al ser comparado por cada perfil de suelo. ....................... 73

Ilustración 25. Diferencia de TiO₂ al ser comparado por cada perfil de suelo. ........................ 73

Ilustración 26. Diferencia de Materia Orgánica al ser comparado por cada perfil de suelo. .... 74

13

INDICE DE TABLAS

Tabla 1. Numero de moscas/m³ de follaje ................................................................................. 33

Tabla 2. Descripción del marco legal y normativo .................................................................... 44

Tabla 3. Instrumentos Metodológicos ....................................................................................... 49

Tabla 4. Datos Geoquímicos de cada uno de los puntos de colecta. ......................................... 56

Tabla 5. Datos de Fertilidad de cada uno de los puntos de colecta. .......................................... 57

Tabla 6. Contenido de materia orgánica entre los suelos drenados (Oxisol) y los suelos con

drenaje impedido (Gleysol). ...................................................................................................... 58

Tabla 7. Correlación lineal de la Materia Orgánica con cada elemento Geoquímico para P1

................................................................................................................................................... 59


................................................................................................................................................... 60


................................................................................................................................................... 61

Tabla 10. Correlación lineal de la Materia Orgánica con cada elemento de Fertilidad para P1

................................................................................................................................................... 62


................................................................................................................................................... 64


Tabla 13. Correlación lineal de cada elemento Geoquímico para P1 ........................................ 69



Tabla 16. Valores de probabilidad (p) obtenidos por la prueba de Student Newman Keuls..... 72

14

INDICE DE ANEXOS

Anexo 1. Análisis descriptivo de las Variables ......................................................................... 86

Anexo 2. Paso a paso para comparar datos por el método Kruskal-Wallis a través del programa

BioEstat. .................................................................................................................................... 88

15

1. INTRODUCCIÓN

El actual trabajo de grado hace parte de una profundización realizada a partir del proyecto

de investigación: “Evolução do sistema Latossolo – Gleissolo e sua relação com os depósitos

de argilas aluminosas refratárias no oeste de Minas Gerais” financiado por la Fundación de

Amparo a la Investigación del Estado de São Paulo (FAPESP, proceso n°. 2014/01131-4) sobre

la coordinación de la Dra. Vania Rosolen, profesora de la Universidad Estatal Paulista UNESP

-Campus de Rio Claro, lugar donde se llevó a cabo el desarrollo del presente trabajo, en el cual

se pretende verificar el comportamiento de las variables geoquímicas y de fertilidad del suelo

seco y húmedo en locales de actividad agrícola, considerando que las áreas de humedal poseen

inmensa relevancia ambiental como sumideros de carbono frente a la mitigación del cambio

climático.

En la meseta del rio Uberabinha en el oeste de Minas Gerais, el paisaje pedológico actual

muestra suelos lateríticos bien drenados o áreas secas y suelos mal drenados o humedales.

Considerando la dinámica de carbono orgánico del suelo, dos ambientes distintos pueden ser

encontrados: elevadas tasas de descomposición en los suelos lateríticos bien drenados y

disminución de la descomposición a medida que aumentan las condiciones de ambiente

anaeróbico. En el área de estudio, la dinámica puede ser alterada por la transformación de la

vegetación original en sistemas agrícolas. Allí, según (Rosolen et al., 2015) desde la década de

1970, la expansión de las áreas agrícolas y de pastoreo ocurre en dirección al centro de las

depresiones topográficas pudiendo afectar la disponibilidad hídrica e resultar en mineralización

y disminución de los stocks de carbono. De esta forma, en esa región, estas serían las áreas

sensibles para el aumento de la liberación de CO2 para la atmosfera, así como el posible

comprometimiento hídrico y transformaciones físicas, químicas y estructurales del suelo.

16

2. JUSTIFICACIÓN

Es importante demostrar la relevancia ambiental que tienen los humedales para generar

políticas para su conservación ya que se trata de biomas relativamente escasos en comparación

con otros ecosistemas, pues su área total global fue estimada de 7 a 9 millones de km², lo cual

corresponde sólo a un 4 a 6 % de la superficie de la tierra (Mitsch et al., 1994). Pese a su escasa

extensión terrestre son considerados como proveedores eficientes de diversos servicios

ecosistémicos, entre los cuales le es atribuido el secuestro de carbono como una solución eficaz

a los costos que se derivan de los retos ambientales a nivel global (Ten P. et al., 2013), ya que

contribuye a la mitigación de cambio climático al ser parte importante dentro de la dinámica del

ciclo de carbono a nivel mundial. Los humedales participan en el reciclaje del C atmosférico de

dos maneras: al capturarlo y transformarlo en materia viva durante la fotosíntesis, y al

secuestrarlo en el suelo (Warner et al., 2005). El material vegetal que se acumula en la superficie

del humedal forma una capa de suelo muy rica en materia orgánica conocida como turba ( Marín

Muñiz, Hernández Alarcón, & Moreno-Casasola Barceló, 2011) la cual cubre un 3% de la

superficie terrestre, es decir, unos 400 millones de hectáreas (4 millones de km2), de las cuales

50 millones están siendo drenadas y degradadas y si no se conserva llegan a producir el

equivalente al 6% de todas las emisiones mundiales de CO2 (Crooks et al., 2011).

En Brasil el área total de humedales es de 6.568.359 hectáreas (Leite, A., 2010), en

comparación, Colombia posee un área total de estos ecosistemas de 20.252.500 hectáreas,

representados por lagos, pantanos y turberas, ciénagas, llanuras y bosques inundados (Von, A.,

1999), excluyendo los marinos y costeros.

En ese orden de ideas este trabajo contribuye a la evaluación de la concentración de carbono

en el humedal presente en la meseta del rio Uberabinha en Brasil, cuyo valor es indirectamente

una parte importante dentro del proceso de mitigación del cambio climático y los resultados

17

pueden servir para caracterizar el uso de su suelo como un área especial de conservación,

teniendo en cuenta que en la actualidad su uso es agrícola, así mismo este trabajo puede ser una

referencia para estudios de humedales con características geoquímicas similares en otros países,

como por ejemplo Colombia.

3. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

3.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Se hace la aclaración que para este trabajo se entienden como sinónimos las palabras

Carbono Orgánico, Materia Orgánica (MO) y Materia Orgánica del Suelo (MOS) cuando se

habla de la retención de carbono en el suelo. También son sinónimos: Oxisol, suelo drenado y

suelo no saturado para hacer referencia al suelo seco; y Gleysol, suelo con drenaje impedido y

suelo saturado para hacer referencia al suelo de humedal.

Los humedales son ecosistemas altamente productivos en cuanto a servicios ambientales se

refiere (Ten P. et al., 2013) y por sus características fisicoquímicas y biológicas se les atribuye

una importante participación en la regulación del ciclo de carbono pues tienen la mayor densidad

de dicho elemento entre los ecosistemas terrestres y relativamente la mayor capacidad para

secuestrar dióxido de carbono (CO2), sin embargo, la mala gestión del uso del suelo ha dado

lugar a una considerable disminución de la materia orgánica del mismo y la liberación de gases

de efecto invernadero incluyendo dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4) (Pant et al., 2003).

En la superficie de las mesetas sedimentares de la cuenca del rio Uberabinha se distribuyen

numerosas depresiones topográficas húmedas, las cuales son áreas preferenciales de

concentración de carbono orgánico a diferencia de los suelos bien drenados o secos de las

18

posiciones topográficas más elevadas que no poseen la misma concentración de carbono. Desde

la década de 1970, las mesetas se tornaron áreas importantes para la expansión agrícola brasilera,

momento histórico en que la región asumió la opción económica de productor y exportador de

commodities agrícolas. La expansión de las áreas agrícolas y de pastoreo ocurre en las áreas de

suelo bien drenado en dirección al centro de los humedales, pudiendo afectar la disponibilidad

hídrica al tratarse de producción irrigada y la calidad del agua debido al uso intensivo de

fertilizantes y agrotóxicos, lo que finalmente resulta en la mineralización y disminución del

contenido de carbono presente en el suelo. (Rosolen et al., 2015).

De esta forma, en la región, estas son las áreas sensibles para el aumento de la liberación

de CO2 a la atmosfera, así como, para el posible comprometimiento hídrico y la transformación

de suelo si no se encuadran en áreas especiales de conservación.

3.2. PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN

¿Qué relación existe entre las variables geoquímicas y de fertilidad del suelo en áreas

secas y húmedas con respecto a la concentración de carbono en los humedales en la meseta

de la cuenca del rio Uberabinha (Minas Gerais, Brasil), que justifique encuadrarlas en áreas

especiales para conservación?

19

4 OBJETIVOS Y ALCANCE

4.1 OBJETIVO GENERAL

Analizar estadísticamente las variables geoquímicas y de fertilidad en muestras de suelo

correspondientes a áreas secas y de humedal en la meseta de la cuenca del rio Uberabinha (Minas

Gerais, BRASIL)

4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Comparar el contenido de materia orgánica entre los suelos drenados (Oxisol) y los

suelos con drenaje impedido (Gleysol).

2. Correlacionar estadísticamente la materia orgánica presente en el área de estudio con los

elementos geoquímicos y de fertilidad del suelo.

3. Comparar por el método Kruskal-Wallis los elementos geoquímicos en cada perfil de

suelo.

4.3 ALCANCE

El presente proyecto inicia con la caracterización de los elementos geoquímicos y de

fertilidad del suelo en la meseta de Uberabinha y finaliza con la evaluación de la concentración

de carbono en el humedal.

20

5 MARCO REFERENCIAL

A continuación se presenta el marco referencial del proyecto denominado “Análisis

estadístico de las variables geoquímicas y de fertilidad del suelo en áreas secas y húmedas para

evaluar la retención de carbono en los humedales y su importancia ambiental. Estudio de caso

meseta de la cuenca del rio Uberabinha (Minas Gerais, Brasil)” dicho marco se desarrollará

bajos los siguientes aspectos:

Marco Teórico

Marco Conceptual

Marco Contextual

Marco Legal

5.1 MARCO TEÓRICO

Para llevar a cabo el desarrollo de este trabajo de grado se tomará como referencia estudios

preliminares realizados sobre el tema, que serán una guía imprescindible con datos y referencias

que permitirán construir un marco teórico apropiado para el objeto de estudio.

5.1.1. El cuidado de los humedales y su rol en el secuestro de carbono

Según (Arellano et al., 2013), los humedales constituyen un ambiente natural de notable

importancia cultural, económica y de biodiversidad, ya que son zonas de la superficie terrestre

que están temporal o permanentemente inundadas y se encuentran en constaste interrelación con

los seres vivos que la habitan. A nivel mundial, estos ecosistemas ocupan un área de entre 7 a

10 millones de km2, lo que representa entre un 6 y un 8% de la superficie terrestre total.

Los humedales despliegan variedad de servicios ecosistémicos y son un factor clave en

las dinámicas del ciclo del carbono ya que son importantes sumideros de Carbono, estos

21

presentan altas tasas de emisión de metano (CH4) y un alto potencial de secuestro de dióxido de

carbono (CO₂) mediante la formación de turberas, deposición de sedimentos, y en la producción

de biomasa de las plantas.

Ilustración 1. Flujo y almacenamiento de carbono en humedales

Fuente: (Arellano et al., 2013)

Arellano et al. (2013), establece que el ciclo del carbono corresponde a los flujos de

carbono en sus distintas formas; como ciclo biogeoquímico es de gran importancia para la

regulación del clima de la Tierra, puesto que controla la transferencia de carbono entre el océano

y el suelo (atmósfera y litósfera). El aumento del CO₂ en la atmósfera por causas antropogénicas

ha provocado una aumento del efecto invernadero, originando alteraciones climáticas a nivel

global. Existen ecosistemas que, por sus altas tasas de asimilación de carbono, son considerados

como agentes mitigadores del calentamiento global.

22

Los resultados de la recolección de datos, captura y emisión de carbono de los humedales

son muy variables ya que estos se ven impactados por una serie de factores externos como la

topografía, la posición fisiográfica del humedal, el régimen hidrológico, la temperatura y

humedad del suelo, el microclima, el pH, salinidad y el tipo de vegetación dominante el cual se

debe condicionar para la productividad y la composición química de la materia orgánica que

entra al sistema, como lo establecen Arellano et al. (2013) en su investigación.

Arellano et al. (2013), basaron su investigación a partir de los resultados recolectados en

el humedal de la Ciénaga del Name, ubicada en la Región del Maule, a unos 40 kilómetros al

sureste de Talca, secano costero interior de Chile Central. Este humedal se encuentra

influenciado por diversas actividades agrícolas de secano, ganadería, viñas, extracción de agua

para riego, y por plantaciones forestales de pino en las cercanías. Los objetivos de este estudio

fueron: Entender el potencial real de secuestro o sumidero mediante la medición de flujos de

CO₂ mediante una torre Eddy Covariance que es un equipo que incluye un analizador de gases

infrarojo, anemómetro sónico y sensores de flujos de calor en el suelo, Evaluar el estado de

degradación del humedal y su relación con los contenidos de carbono; y entender la fluctuación

del espejo de agua y su posible relación con los flujos de carbono.

Como conclusión se obtiene que el almacenamiento de carbono en los suelos de los

humedales hace referencia al balance entre la incorporación de material vegetal muerto y

pérdidas por procesos de descomposición y mineralización, la estimación de flujos de dióxido

de carbono y la medición de carbono.

23

5.1.2. Secuestro de carbono en suelos de humedales costeros de agua dulce en Veracruz

Según Warner et al. (2005), los humedales participan en el reciclaje del carbono

atmosférico de dos maneras: al capturarlo y transformarlo en materia viva durante la fotosíntesis

y al secuestrarlo en el suelo.

La vegetación en los humedales es un factor predominante para el almacenamiento del

Carbono en el suelo. Marín, Hernández, & Moreno (2011), basaron su investigación a partir del

impacto del almacenamiento del carbono en los suelos de los humedales arbóreos y herbáceos

de agua dulce de la zona costera de Veracruz México, los cuales se encuentran jerarquizados en

tres ámbitos que son marino-costeros, continentales y artificiales, así como en cinco sistemas:

marinos, estuarios, fluviales, lacustres y palustres, tales como el humedal de Estero Dulce y la

laguna chica.

La acumulación de materia orgánica en los suelos de humedales depende de la tasa de

entrada de materia orgánica producida y de la salida de materia en descomposición bajo

condiciones anóxicas o anaerobias.

De acuerdo a lo estipulado por Marín, Hernández, & Moreno. (2011), se reporta que la

cantidad de carbono acumulado en el suelo de humedales varía de acuerdo a las condiciones

climáticas, tipo de vegetación, hidrología y condiciones físico-químicas del suelo; los análisis

estadístico fueron realizados con el programa SPSS (Statistical Package for the Social Sciences),

también emplearon la prueba de T que se aplica para dos muestras independientes y que en este

caso fue usada para detectar si había diferencias en el Carbono almacenado en los dos tipos de

humedales y por último se realizaron correlaciones de Pearson para determinar el grado de

relación existente entre el contenido de carbono orgánico y la densidad aparente; dos variables

aleatorias que permiten obtener datos cuantitativos.

24

Los suelos ricos en materia orgánica tienen mayor porosidad, lo que les permite retener

mayor volumen de agua, a medida que la densidad aumenta, se reduce la porosidad del suelo y

por lo tanto el contenido orgánico disminuye.

A partir de éste estudio se determinó que hay una correlación negativa entre la densidad y

el contenido de carbono ubicado en los suelos de los humedales, es decir, que a mayor densidad

es menor el contenido de Carbono orgánico en los humedales arbóreos, mientras que en los

humedales herbáceos no se pudo determinar ninguna correlación.

5.1.3. Suelos de humedales como sumideros de carbono y fuentes de metano

La captación de carbono en los humedales se realiza a través de las plantas que fijan el

dióxido de carbono de la atmósfera y lo convierten a carbono orgánico, la saturación de agua en

los suelos de humedales favorece la acumulación de carbono debido a que disminuye la

descomposición de la materia orgánica.

En un estudio realizado por Hernández (2010), los suelos inundados poseen condiciones

anaerobias que favorecen la producción de metano (CH4), el cual es considerado un gas de efecto

invernadero, con un potencial de calentamiento global 21 veces mayor al del dióxido de carbono.

La concentración atmosférica de los gases de efecto invernadero ha aumentado a partir de

la revolución industrial y particularmente en los últimos 50 años debido a las diversas

actividades humanas, como la utilización de combustibles fósiles y los cambios en el uso de los

diferentes tipos de suelos, lo que ha generado alteraciones en la temperatura de la superficie

terrestre y marina; se ha elevado el nivel del mar y ha aumentado la frecuencia e intensidad de

los fenómenos asociados a los cambios climático que representa un peligro para los ecosistemas

y para la propia sobrevivencia del hombre en el planeta.

Los humedales están constituidos por tres componentes:

25

1. Los suelos hídricos son aquellos que están compuestos por condiciones de inundación

que permite desarrollar condiciones anaeróbicas y favorecen el crecimiento de

hidrofitos.

2. Macrófitas o hidrófitas: Son plantas que están adaptadas a vivir en suelos inundados, las

hidrófitas hacen parte de la cadena alimenticia en los humedales, sin embargo, mucha

de la materia orgánica producida por estas plantas no es consumida por herbívoros sino

que es transformada en detritus, estas plantas poseen un tejido aerenquimal que les

permite transportar el oxígeno de las partes aéreas a las raíces.

3. Agua: La inundación dentro de los humedales puede ser permanente o intermitente, el

agua dentro de los humedales puede ser dulce o salada ya que por lo general están

conectados con un cuerpo de agua superficial como lagos, lagunas, ríos y mares. Sin

embargo, también existen humedales aislados de aguas superficiales, los cuales tienen

conexión con aguas subterráneas.

Según Hernández (2010), la acumulación neta de carbono en los humedales resulta de la

productividad primaria y la deposición o acumulación de sustancias orgánicas alóctonas, menos

la descomposición de materia orgánica en el suelo. Este balance, determina si un humedal actúa

como fuente de gases invernadero o como trampa de Carbono.

La acumulación de carbono en los humedales se realiza de dos formas principales:

1. Biomasa Vegetal: La fertilidad en los humedales depende de las condiciones climáticas,

las especies vegetales, la disponibilidad de nutrientes y el hidroperíodo, ya que el dióxido

de carbono se obtiene de la atmosfera y es transformado en carbono orgánico mediante

el proceso de fotosíntesis realizada por las plantas.

2. Biomasa de los suelos: El suelo es parte fundamental en el ciclo del carbono en la tierra

porque en él se encuentra la principal reserva de este elemento en el planeta. Haciendo

26

referencia en los suelos de los humedales se puede determinar que los promedios de

descomposición de la materia orgánica suele ser baja por las condiciones anaerobias que

se presentan en estos, por lo que su potencial de almacenamiento de carbono es alto.

Hernández (2010), en su investigación también analizo el papel que cumple el metano

dentro de los humedales, ya que la concentración de este gas en la atmósfera ha contribuido al

aumento calentamiento global, se ha estimado que el CH4 contribuye aproximadamente con el

20% del calentamiento global y podría ser el gas efecto invernadero dominante en el

calentamiento de la atmósfera terrestre en el futuro, las fuentes de CH4 atmosférico son

principalmente de origen biológico (70-80%) y los humedales son considerados como

importantes fuentes emisoras de este gas, contribuyendo con el 40-55% de las emisiones anuales

globales.

La emisión de metano depende de su producción, su consumo u oxidación y de su

transporte del sedimento a la atmósfera, el cual se obtiene bajo condiciones extremadamente

reducidas por los diversos géneros de bacterias.

Finalmente en el presente estudio los humedales son considerados sumideros de carbono

por su alta capacidad de almacenamiento en la biomasa vegetal y en el suelo, sin embargo,

también son fuente de metano, que es un gas efecto invernadero, por lo que se debe tener en

cuenta para el análisis y la importancia de conocer el papel de algunos ecosistemas como

reguladores del ciclo del carbono en la tierra.

5.1.4 Carbon sequestration in wetlands: Concept and estimation

La regulación de la concentración de carbono en los humedales permite mejorar los

procesos biogeoquímicos, ya que permite la trasformación del carbono en los sistemas acuáticos

27

y terrestres. Aunque los humedales producen alrededor del 40% de CH4 en los ecosistemas

terrestres estos cuentan con mayor capacidad para retener y producir CO₂.

De acuerdo a la investigación realizada por Hari et al. (2003), los humedales retienen

carbono a través de las altas tasas de arena y de materia orgánica en descomposición; la

identificación de los factores que regulan la estabilidad del carbono en un ecosistema de

humedales, es un paso crucial para los esfuerzos de retención del carbono. Muchas de las plantas

que se encuentran en los humedales son conocidas por utilizar el CO₂ atmosférico como su

principal fuente de carbono.

Según la información compilada por Hari et al. (2003), existen investigaciones donde los

efectos biológicos, químicos y físicos que afectan la transformación del carbono en los

humedales dieron como resultado la reducción del CO₂ en la atmósfera a largo plazo, razón por

la cual se incentiva la protección y adecuado manejo de estos ecosistemas; ya que las

acumulaciones de materia orgánica dependen de los procesos biogeoquímicos que funcionan en

los humedales.

Más de 170 países han ratificado en el Marco de convención de las Naciones Unidas sobre

el Cambio Climático, como objetivo, estabilizar los gases del efecto invernadero en la atmósfera

a un nivel que impida generar interferencias antropogénicas peligrosas en el clima de acuerdo a

lo establecido por Hari et al. (2003) en su investigación.

La estabilidad a largo plazo de Carbono almacenado depende de la interacción de varios

procesos biogeoquímicos y físicos, que existen en las columnas de agua y sedimentos. Sin

embargo, según Hari et al. (2003), un almacenamiento a corto plazo de C no garantiza a los

humedales como una alternativa aceptable para el secuestro de CO₂ antropogénico. En ese orden

28

de ideas es que se demuestra la importancia de conservación de los humedales ya que tienen

mayor eficiencia a largo plazo.

A partir de este estudio se pudo determinar que se requiere de mayor protección y

manipulación de los ecosistemas, especialmente de los humedales para permitir el aumento de

la captura de carbono más allá de los niveles actuales.

5.1.5 Coeficiente de Correlación lineal de Pearson

En una correlación lineal simple, sólo se considera la relación lineal entre dos variables

(Y) y (X), pero no es asumido que una depende de la otra. El adjetivo “simple” se refiere al

hecho que sólo dos variables son consideradas simultáneamente (Zar, 1999).

EL coeficiente de correlación de Pearson se puede definir como un índice que puede

utilizarse para medir el grado de relación lineal de dos variables siempre y cuando ambas sean

cuantitativas, y no implica que sean dependientes. Se hace énfasis en que se trata de una relación

lineal, ya que existen variables fuertemente relacionadas, pero no de forma lineal, caso en el que

no se puede aplicar la correlación de Pearson. Por ejemplo, si relacionamos población y tiempo,

la relación será de forma exponencial y no aplicaría la correlación de Pearson (Universidad de

Sevilla, 2016).

Coeficiente de Correlación: r

El coeficiente de correlación lineal de Pearson, simbolizado por la letra r, expresa tanto la

fuerza como el sentido de la correlación. Los resultados están obligatoriamente limitados por el

intervalo -1 a +1. Esos valores indican el sentido, representado por las señales algebraicas (+ o

-) y la fuerza, pues cuanto más se aproximen de -1 o +1, más fuerte será la correlación. En este

sentido, tan fuerte es una relación de +1 como de -1. En el primer caso la relación es perfecta

positiva y en el segundo perfecta negativa, y el valor 0 indica ausencia de correlación entre las

29

dos variables. No obstante ha de indicarse que la magnitud de la relación viene especificada por

el valor numérico del coeficiente, reflejando en el signo la dirección de tal valor. (Ayres, 2010;

Universidad de Sevilla, 2016).

Las ilustraciones a seguir ejemplifican dos situaciones en relación a la fuerza: a)

Correlación fuerte; b) Correlación débil. Se puede predecir, por el diagrama de dispersión, que

la fuerza de la correlación entre las variables X y Y aumenta a medida que los puntos del grafico

(constituido de valores de n pares de la muestra (xi,yi)) se agrupan en una línea recta imaginaria.

Ilustración 2. Pares muestréales de las variables (X, Y). Los valores de la izquierda indican

Correlación fuerte; los valores de la derecha, Correlación débil.

Fuente: Autor

En lo que respecta al sentido, la correlación es considerada con sentido positivo cuando

al aumentar el valor de una variable también aumenta el valor correspondiente de la otra

variable, y la recta imaginaria tiene un sentido ascendente. Y el sentido es negativo cuando

ocurre lo inverso: el valor de una variable aumenta (Y) y el de la otra disminuye (X) o viceversa,

cuya línea imaginaria es descendente. (Ayres, 2010)

30

Ilustración 3. Izquierda indica correlación positiva; derecha indica correlación negativa.

Fuente: Autor

EL coeficiente de correlación es calculado así:

𝑟 =𝑛Σ 𝑋𝑌−(Σ 𝑋)(Σ𝑌)

√[𝑛Σ 𝑋2−(Σ 𝑋)2][𝑛Σ 𝑌2−(Σ 𝑌)2], donde:

r = Coeficiente de Correlación de Pearson;

n = Número total de pares de la muestra, ósea de parejas X y Y;

X = Puntuación bruta de la variable X;

Y = Puntuación bruta de la variable Y.

Una vez calculado el valor del coeficiente de correlación r interesa determinar si tal valor

obtenido muestra que las variables X y Y están relacionadas en realidad, ósea la significancia

(fuerza) de dicho coeficiente, entonces se procede a verificar si el coeficiente de correlación de

la población (ρ) es significativo.

r → coeficiente de correlación de la muestra

ρ → Coeficiente de correlación de la población de donde viene la muestra

Para lo cual se realiza una prueba de hipótesis:

Hipótesis nula ⇒ H₀: ρ = 0 Correlación no significativa (El coeficiente de correlación

obtenido procede de una población cuya correlación es cero).

31

Hipótesis alternativa ⇒ H₁: ρ ≠ 0 Correlación significativa (El coeficiente de correlación

obtenido procede de una población cuyo coeficiente de correlación es distinto de cero)

Prueba propuesta: t-Student

𝑡 =𝑟√𝑛 − 2

√1 − 𝑟2

Calculamos t y lo comparamos con 𝑡𝑡𝑎𝑏(tabla t-Student en donde la fila es (n-2) y la

columna es la probabilidad de error (𝛼) escogida por el investigador), siguiendo la regla en que

sí la función módulo de t es menor o igual al 𝑡𝑡𝑎𝑏 se acepta la Hipótesis nula, por el contrario sí

la función módulo de t es mayor al 𝑡𝑡𝑎𝑏 se rechaza la Hipótesis nula.

Regla:

| t|≤ 𝑡𝑡𝑎𝑏 ⇒ Se acepta la Hipótesis nula, por tanto ambas variables no están relacionadas

de forma lineal.

| t |> 𝑡𝑡𝑎𝑏 ⇒ Se rechaza la Hipótesis nula, por tanto las variables están relacionadas.

5.1.6 Prueba de Kruskal-Wallis

Es una prueba usada para comparar diferentes grupos en relación a la recurrencia de una

variable en estudio, y sobre esa comparación determinar si difieren o no los grupos.

La prueba de Kruskal-Wallis (H) es calculada así:

𝐻 =12

𝑁(𝑁 + 1)∑

𝑅𝑖2

𝑛𝑖

𝑘

𝑖=1

− 3(𝑁 + 1)

Donde 𝑛𝑖 es el número de observaciones en el grupo i, N=∑ 𝑛𝑖𝑘𝑖=1 (el número total de

observaciones en todos los grupos k) y 𝑅𝑖 es la suma de los rangos correspondientes a los

elementos 𝑛𝑖 de cada muestra en el grupo i (Zar, 1999).

32

Para el cálculo estadístico de la prueba se ordenan las N observaciones de menor a mayor y se

les asignan rangos desde 1 hasta N, luego se obtiene la suma de los rangos 𝑅𝑖 correspondientes

a los elementos de cada muestra.

Para Kruskal-Wallis, las hipótesis son:

H0: todas las medianas de las poblaciones son iguales.

H1: por lo menos dos poblaciones poseen medianas diferentes entre sí.

La prueba de hipótesis para hallar el 𝐻𝑡𝑎𝑏 es realizada usando la tabla chi cuadrado (𝑥2), en

donde la fila es (k-1), siendo k el número de grupos a ser comparados y la columna es la

probabilidad de error (𝛼) escogida por el investigador, generalmente se aconseja trabajar con

𝛼 = 0,05.

Regla:

H > 𝐻𝑡𝑎𝑏 ⇒ Se rechaza la igualdad.

H≤ 𝐻𝑡𝑎𝑏 ⇒ Se acepta la igualdad.

El siguiente ejemplo de (Zar, 1999) nos muestra la aplicación de la prueba.

Ejemplo: Un entomólogo está estudiando la distribución vertical de las moscas en relación a su

decisión del tipo de planta donde habitan y obtuvo 5 muestras de moscas de tres diferentes tipos

de vegetación: hierba, arbusto y árbol.

H0: La abundancia de moscas es la misma en los tres tipos de vegetación.

H1: La abundancia de moscas no es la misma en los tres tipos de vegetación.

𝛼 = 0.05

Los datos son los siguientes (con los rangos de los datos en paréntesis):

33

Tabla 1. Numero de moscas/m³ de follaje

Numero de moscas/m³ de follaje

Hierbas Arbustos Arboles

14.0 (15) 8.4 (11) 6.9 (8)

12.1 (14) 5.1 (2) 7.3 (9)

9.6 (12) 5.5 (4) 5.8 (5)

8.2 (10) 6.6 (7) 4.1 (1)

10.2 (13) 6.3 (6) 5.3 (3)

n₁=5

R₁=64

n₂=5

R₂=30

n₃=5

R₃=26

Fuente: (Zar, 1999)

N = 5 + 5 + 5 = 15

𝐻 =12

𝑁(𝑁 + 1)∑

𝑅𝑖2

𝑛𝑖

𝑘

𝑖=1

− 3(𝑁 + 1)

H = 12

15(16)[

642

5+

302

5+

262

5] − 3(16)

H = 12

240[1134.400] − 48

H = 56.720-48

H = 8.720

𝐻𝑡𝑎𝑏 = 5.780

H > 𝐻𝑡𝑎𝑏 ⇒ Se rechaza la igualdad.

La preferencia del habitad de la las moscas difiere dependiendo del tipo de vegetación.

5.2 MARCO CONCEPTUAL

5.2.1 Humedales

El término humedal involucra una amplia gama de ambientes, incluyendo entre otros

bosques fluviales, pajonales, marismas. Actualmente no se tiene en una definición universal

(Malvaréz, 2004), sin embargo, el termino humedal hace referencia en general para denominar

34

aquellos sistemas que subsisten en condiciones de inundación o con su suelo saturado con agua

durante considerables períodos de tiempo.

La Convención de Ramsar define los humedales como “extensiones de marismas,

pantanos y turberas, o superficies cubiertas de aguas, sean éstas de régimen natural o artificial,

permanentes o temporales, estancadas o corrientes, dulces, salobres o saladas, incluidas las

extensiones de agua marina cuya profundidad en marea baja no exceda de seis metros” (artículo

1, Convención de Ramsar sobre los Humedales, 1971).

Los ecosistemas ofrecen una serie de servicios beneficiosos para las personas, la sociedad

y la economía en general, que se conocen como servicios ecosistémicos o servicios de los

ecosistemas (EM, 2005). Estudios han indicado que los ecosistemas prestan servicios de un

valor equivalente a 33 billones de dólares Estadounidenses por año, de los cuales 4,9 billones

se atribuyen a los humedales (Secretaría de la Convención de Ramsar, 2013).

Muchos de esos servicios están relacionados con el recurso hídrico por ofrecer suministro,

regulación y purificación del agua y reposición de aguas subterráneas. Otros servicios que

ofrecen los humedales desempeñan papeles importantes en relación con la retención de

nutrientes, sedimentos y contaminantes; estabilización de las condiciones climáticas, mitigación

y adaptación al clima; seguridad alimentaria, pesca (más de dos tercios de las capturas mundiales

de peces están vinculadas a la salud de las zonas de humedales), seguridad laboral

(mantenimiento de la pesca, calidad del suelo para la agricultura); madera y otros materiales de

construcción; recursos energéticos, como turba (material orgánico rico en carbono, que se forma

en el proceso de descomposición vegetal en áreas inundadas) y materia vegetal; recursos de vida

silvestre y una serie de atributos como parte del patrimonio cultural de la humanidad, entre ellos

conocimientos científicos y tradicionales; recreación, turismo e inspiración estética y artística;

35

aportan información arqueológica; formación de valores culturales, incluido la identidad y

creencias religiosas, cosmológicas y valores espirituales; y son la base de importantes

tradiciones sociales, económicas y culturales a nivel local. (Secretaría de la Convención de

Ramsar, 2013; Ten P. et al., 2013)

En Latinoamérica se presenta una importante superficie y una amplia variedad de

humedales, sin embargo los humedales se han visto afectados por impactos derivados de las

actividades humanas como la utilización de agua para irrigación, construcción de represas,

drenaje para agricultura o extracción de turba.

En ese orden de ideas es indispensable crear esfuerzos para lograr la conservación de los

humedales ya que es un tipo de ecosistema entre los más productivos del mundo, capaz de

generar múltiples beneficios y a la vez se encuentra ente los más amenazados por actividades

antrópicas.

5.2.2 Oxysol

La Base referencial Mundial del Recurso del Suelo, 2014 (WRB) por sus siglas en inglés

(World Reference Base for Soil Resources), define el tipo de suelo Oxysol como la

representación clásica de suelos profundamente erosionados, de color rojo o amarillo de la zona

húmeda tropical. Estos suelos tienen límites de horizontes difusos, un conjunto de arcilla

dominada por arcillas de baja actividad (principalmente caolinita) y un alto contenido de

sesquióxidos. Se conocen como Oxisoles (Estados Unidos de América), Latossolos (Brasil),

Alítico, Ferrítico y Ferralítico (Cuba), Kandosols (Australia), Sols ferralitiques (Francia) y

suelos Ferralíticos (Rusia).

36

El alcance mundial de los Oxisol se estima en unos 750 millones de hectáreas, casi

exclusivamente en las zonas tropicales húmedas de los escudos continentales de América del

Sur (especialmente Brasil) y África. Afuera de los escudos continentales, los oxysol están

restringidos a regiones con facilidad de intemperie de roca básica y un clima cálido y húmedo,

por ejemplo, en el sudeste asiático. (World Reference Base for Soil Resources, 2014)

Según World Reference Base for Soil Resources (2014) la mayoría de Oxysoles tienen

buenas propiedades físicas, permeabilidad y microestructura estable lo que los hace menos

susceptibles a la erosión en comparación a los otros tipos de suelos erosionados de la zona

tropical. Son bien drenados, pero a veces puede ser árido debido a su baja capacidad de

almacenamiento de agua.

5.2.3 Gleysol

La clasificación Gleysol comprende suelos saturados de agua, este patrón se compone

esencialmente de color rojizo, marrón o colores amarillentos en las superficies de agregados y /

o en las capas superiores del suelo, en combinación con los colores grisáceos / azulado dentro

de los agregados y / o más de profundidad en el suelo. Muchos suelos subacuáticos tienen sólo

este último. Los nombres comunes para muchos Gleysoles son Gley (antigua Unión Soviética),

Gleyzems (Rusia), Gleye, Marschen, Watten y Unterwasserböden (Alemania), Gleissolos

(Brasil) y Hidrosoles (Australia). (World Reference Base for Soil Resources, 2014)

5.2.4 Suelos Tropicales: Sistema Suelo Laterítico – Suelo Hidromórfico

Los suelos de las regiones cálidas y húmedas son predominantemente ácidos y

químicamente pobres en reserva de bases. Son suelos antiguos, geoquímicamente

empobrecidos, estructuralmente frágiles, están en constante evolución en los paisajes (Nahon,

37

1991; Melfi et al., 1999) y cuando están sometidos a intensa actividad antrópica, pueden resultar

en degradación y destrucción.

Los suelos lateríticos predominan en los paisajes tropicales. Su génesis y dinámica está

relacionada con el grado y tipo de alteración determinados por los elevados índices de

precipitación y temperatura. Son compuestos por minerales secundarios neoformados del tipo

caolinita, oxidos e hidróxidos de hierro (Hematita y Geothita) y aluminio (Gibbsita) y cuarzo

residual. Silica y cationes básicos son fácilmente solubilizados y lixiviados por el continuo flujo

de soluciones en los perfiles localizados en las posiciones altas de los relevos (Lucas, 1989;

Fritsch & Fitzpatrick, 1994). Asociados con los suelos lateríticos se encuentran los suelos

hidromorficos que se desarrolla en las partes bajas del relevo con flujo de soluciones débiles o

impedidas. Los suelos hidromorficos son caracterizados por la disolución y reducción de los

oxidos de hierro acompañado de perdidas geoquímicas y/o partículas de arcilla acompañadas

por cambios estructurales. Los suelos hidromórficos se distribuyen radialmente en relación a los

ejes de drenaje o como formaciones aisladas desarrolladas en depresiones topográficas comunes

en las superficies de mesetas (Millot, 1977; Fritsch et al., 1992; Rosolen et al., 2002; Rosolen

& Herpin, 2008). La génesis y la dinámica de estos suelos en el paisaje son atribuidas a la

redistribución y exportación de materia que evolue en detrimento de las organizaciones

lateríticas originales.

5.2.5 Ambiente saturado y no saturado y la Materia Orgánica del Suelo (MOS)

La génesis de la materia orgánica del suelo está relacionada con la capacidad del secuestro

de carbono que consiste en la transformación del carbono del aire (CO2) al carbono orgánico,

almacenado en el suelo. El CO2 es asimilado por las plantas a través del proceso de fotosíntesis

que transforma ese gas, en la presencia de agua y de minerales, en biomasa vegetal. En media,

38

58% de esta biomasa es carbono que compone las hojas, tallos, frutos y raíces de la planta que

cuando muere se descompone y pasa a formar parte de la Materia Orgánica del Suelo (MOS)

(Espinoza, 2005). En ese proceso, parte del carbono orgánico total que constituye el componente

vivo de la MOS es incorporado a la biomasa microbiana del suelo (de 2,4% a 3,2% del C

orgánico total del substrato puede ser utilizado por los microorganismos para la síntesis de

células) y parte es convertida en humus estable (Resk et al., 2008).

Considerando el conocimiento sobre la dinámica de la materia orgánica del suelo es

posible establecer dos ambientes relativamente diferentes en el sistema suelo laterítico – suelo

hidromórfico. En los trópicos, temperatura y humedad elevadas contribuyen para la elevación

de tasas de descomposición de materia orgánica. Elevadas tasas de descomposición son

esperadas en los suelos lateríticos bien drenados. La degradación y mineralización del C en

ambientes tropicales son intensificadas por la humedad y temperatura elevadas, intensa

actividad microbiana y la tasa de reposición sustentada por la formación de mantillo de hojas o

acolchado (Cerri & Cerri, 2007). La alteración de la humedad del suelo en presencia de suelo

más húmedo o saturado resulta en la disminución de la descomposición a medida que aumentan

las condiciones de ambiente anaeróbico.

En los suelos tropicales, la MOS tiene una importancia extremamente relevante, puesto

que es responsable por diversas propiedades químicas, físicas y biológicas, que en conjunto

determinan el grado de fertilidad o la capacidad del suelo en proporcionar las condiciones

necesarias para el adecuado crecimiento de los cultivos agrícolas. Así, la cantidad y la calidad

de MOS son consideradas como componentes clave para la sustentabilidad de los sistemas

agrícolas.

39

5.2.6 Sistema suelo laterítico – suelo hidromórfico en las mesetas del Oeste de Minas

Gerais en Brasil, la relación con la cantidad y naturaleza de la MOS

En las mesetas del oeste Minero se desenvuelven innumerables depresiones topográficas

(abiertas o cerradas) permanente o temporalmente inundadas denominadas regionalmente por

“veredas”, “covoais” y “murundus” y que para el objeto de estudio son denominados de

humedales, los cuales son diferenciados por la vegetación y por la presencia de micro relevos

de origen biológico. Estas depresiones se desarrollan transformando la matriz de los suelos

lateríticos del entorno correspondiente a las partes topográficamente más elevadas (ambiente

bien drenado). Durante los periodos lluviosos las depresiones cerradas se transforman en

“lagunas” que colectan aguas de flujo superficial y de la capa freática. Las depresiones abiertas

se constituyen en cabeceras de drenaje. Según Correa (1989), que estudio puntualmente las

características geoquímicas y mineralógicas de los suelos de este paisaje, la asociación caolinita-

gibbsita predomina en los horizontes de los suelos bien y mal drenados.

Entre aproximadamente 0-10cm de profundidad, el porcentaje de C (C%) es de

aproximadamente 2% en la parte más elevada del relieve de la región y de 4% en el centro de

una depresión. En los dos suelos, a 200cm de profundidad, los porcentajes de C se igualan en

aproximadamente 1%. Los resultados de C% del suelo refuerzan la idea de que las depresiones

mal drenadas (humedales) se constituyen en áreas preferenciales de concentración de carbono

en el ecosistema cerrado (Fito fisionomía original) en la superficie de la meseta.

40

5.3 MARCO CONTEXTUAL

5.3.1 Caracterización de la cuenca del rio Uberabinha

La Cuenca del río Uberabinha se encuentra ubicada en el Oeste Minero (región del

Triángulo Minero), en el estado de Minas Gerais, al sureste de Brasil, su naciente está localizada

en el municipio de Uberaba, cerca de 96km al sur de la ciudad de Uberlândia, próximo del

distrito de Tapuirama. El área total de la cuenca hidrográfica es de 2000km², posee 49 efluentes

y es uno de los ríos más importantes por su extensión, caudal y diversidad biológica. (Alcaldia

de Uberlândia, 2016).

La región de la cuenca es una meseta (altiplano), a cerca de 900m de altitud, donde la

vegetación original es compuesta por el cerrado s.s. y campo cerrado, pero ocurrió una amplia

retirada de esa vegetación endémica por el hecho de que esa región fue insertada en el proceso

de expansión de la frontera agrícola. Hasta ese entonces las tierras eran usadas casi que

exclusivamente para la pecuaria extensiva y el manejo consistía en la quema periódica para la

renovación de los pastos. En la década de 1970, las superficies de las mesetas fueron ocupadas

por amplias áreas de reforestación de eucalipto y pino y, posteriormente, con el proceso de

modernización de la agricultura brasilera, ocurrió la expansión de soya y maíz. Actualmente el

uso de suelo predominante en la región es el cultivo de caña de azúcar, maíz y soya, algunas

áreas con reforestación y minería de arcilla refractaria. (Rosolen, 2014).

El área de estudio se sitúa en la meseta localizada entre los municipios de Uberlândia e

Uberaba entre las coordenadas 17°28’ e 19°42’ sur e 47°15’ e 48°31’ Oeste (Feltran Filho, 1997)

con un área total de aproximadamente 180 km2.

41

Ilustración 4. Localización del Área de Estudio

Fuente: (Rosolen, 2014).

Esta meseta es considerada como un relevo residual modelado en litología arenita de la

formación Marília. Está en formación desde el Terciario, como un testigo del ciclo de

aplanamiento suramericano, se configura en una extensa superficie plana con suelos con

procesos desarrollados de laterización. Se encuentra muy disecada por la instalación de red de

drenaje actual. Los suelos son clasificados como Latosuelos de color amarillo y rojo- amarillado

asociado con Gleysuelos (Rosolen, 2014).

El clima es tropical con una precipitación media en torno de 1600mm, concentrada entre

los meses de noviembre y marzo. La estación seca es de aproximadamente 7 meses (de abril a

noviembre). La temperatura media es de aproximadamente 24ºC.

42

La ilustración 5 corresponde a un cuadrante característico de la meseta, representando las

depresiones topográficas inundadas o humedales caracterizados con el número (1) y los suelos

bien drenados ocupados por actividades agrícolas caracterizados con el número (2).

Ilustración 5. Cuadrante Característico de la Meseta de la Cuenca del rio Uberabinha


Finalmente la ilustración 6 muestra las áreas de humedal hasta el año 2009 las cuales están

caracterizadas de color verde.

43

Ilustración 6. Áreas de Humedal en la Meseta de la Cuenca del rio Uberabinha hasta el año

2009

Fuente: (Souza & Reis, 2014)

5.3.2 Institucional

El presente trabajo se desarrolló en el Centro de Estudios Ambientales (CEA), ubicado en

el campus de la Universidad Estadual Paulista (UNESP) de Río Claro-SP, Brasil. Bajo la

orientación del director del CEA, profesor Dr. José Silvio Govone y la co-orientación de la

profesora Dra. Vania Rosolen.

El CEA es una unidad complementaria de la UNESP, con un área construida de 1.500 m²

y cuenta actualmente con tres investigadores permanentes, además de los investigadores

44

registrados, ha concentrado sus acciones en torno de temas ambientales, en los que se destacan

los enfocados en los recursos hídricos, a través de la investigación dirigida a la comprensión de

los aspectos de la calidad y cantidad (disponibilidad) de agua en las cuencas hidrográficas.

Actualmente también cuenta con el apoyo de un cuerpo de profesionales altamente

calificados, profesores de varios de campus de la propia UNESP, otros laboratorios de

investigación de la UNESP, de Universidades privadas y centros de investigación del Estado de

São Paulo, con fondos recaudados de los órganos y agencias de financiación, especialmente la

FAPESP, FEHIDRO y PETROBRAS (Centro de Estudios Ambientales, 2016).

5.4 MARCO LEGAL Y NORMATIVO

En la Tabla 2 se encuentran las diferentes leyes, decretos, resoluciones y demás

documentos legales y normativos que aplican para la realización de este trabajo de grado con el

fin de respaldar legalmente las acciones y actividades a realizar.

Tabla 2. Descripción del marco legal y normativo

NORMA QUIEN

LA

EXPIDE

OBSERVACIONES

Convención

RAMSAR,1971 ONU

Convención Relativa a los Humedales de Importancia Internacional especialmente

como Hábitat de Aves Acuáticas.

Conferencia de las

Naciones Unidas sobre

el Medio Ambiente y el

Desarrollo, 1992

ONU

Celebrada en 1992 en Río de Janeiro (Brasil) – más conocida como “Cumbre de

la Tierra de Río”. Se dieron a conocer tres tratados internacionales: La Convención

Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), el

Convenio sobre la Diversidad Biológica (CNUDB) y la Convención de Lucha

contra la Desertificación (CNULD), se conocen desde entonces con el nombre de

Convenciones de Río

Convención Marco de

las Naciones Unidas ONU

La Convención reconoce que es un documento “marco”, es decir, un texto que

debe enmendarse o desarrollarse con el tiempo para que los esfuerzos frente al

45

sobre el Cambio

Climático (CMNUCC),

1992

calentamiento atmosférico y el cambio climático puedan orientarse mejor y ser

más eficaces. La primera adición al tratado, el Protocolo de Kyoto, se aprobó en

1997.

Protocolo de Kyoto,

1997

Comunidad

Internacional

El Protocolo de Kyoto es un tratado filial de la CMNUCC que contiene medidas

jurídicamente vinculantes para reducir las emisiones de gases de efecto

invernadero. Este protocolo compromete a los países vinculados a estabilizar las

emisiones de gases de efecto invernadero. La Convención por su parte solo alienta

a los países a hacerlo.

Constitución Política de

Colombia de 1991

Congreso de

Colombia

Artículo 63:Los bienes de uso público, los parques naturales, las tierras comunales

de grupos étnicos, las tierras de resguardo, patrimonio arqueológico de la nación

y los demás bienes que determine la ley, son inalienables, imprescriptibles e

inembargables. Artículo 79.Todas las personas tienen derecho a gozar de un

ambiente sano. La ley garantizará la participación de la comunidad en las

decisiones que puedan afectarlo. Es deber del Estado proteger la diversidad e

integridad del ambiente, conservar las áreas de especial importancia ecológica y

fomentar la educación para el logro de estos fines .Artículo 80.El Estado

planificará el manejo y aprovechamiento de los recursos naturales, para garantizar

su desarrollo sostenible, su conservación, restauración o sustitución. Artículo

366. El bienestar general y el mejoramiento de la calidad de vida de la población

son finalidades sociales del Estado. Será objetivo fundamental de su actividad la

solución de las necesidades insatisfechas de salud, de educación, de saneamiento

ambiental y de agua potable. Para tales efectos, en los planes y presupuestos de la

nación y de las entidades territoriales, el gasto público social tendrá prioridad sobre

cualquier otra asignación.

Ley 23 de 1973 Congreso de

Colombia.

Señala que el medio ambiente es de utilidad pública, que por medio de su

protección lograra defender la salud y el bienestar de todos los integrantes del

territorio nacional, en donde creara estímulos económicos para implementar

acciones que tendrán como fin la protección de los recursos naturales, en donde se

tomara en cuenta las actividades económicas que generen impactos ambientales

en el país.

Decreto- Ley 2811 de

1974

El Presidente

de la

República de

Colombia.

Código de los Recursos Naturales Renovables y Protección del Medio Ambiente

Art. 8, literal f- considera factor de contaminación ambiental los cambios nocivos

del lecho de las aguas. Literal g, considera como el mismo de contaminación la

extinción o disminución de la biodiversidad biológica.Art.9Se refiere al uso de

elementos ambientales y de recursos naturales renovables.Art.137 Señala que será

objeto de protección y control especial las fuentes, cascadas, lagos y otras

corrientes de aguas naturales o artificiales, que se encuentren en áreas declaradas

dignas de protección. Art 329precisa que el sistema de parques nacionales tiene

como uno de sus componentes las reservas naturales. Las reservas naturales son

aquellas en las cuales existen condiciones de diversidad biológica destinada a la

conservación. Investigación y estudio de sus riquezas naturales.

46

Decreto 1541 de 1978

Ministerio de

Agricultura de

Colombia

.Normas relacionadas con el recurso agua. Dominio, ocupación, restricciones,

limitaciones, condiciones de obras hidráulicas, conservación y cargas pecuniarias

de aguas, cauces y riberas.


Ministerio de

Agricultura de

Colombia

Los usos de agua en los humedales, dados sus parámetros físicos-químicos son:

Preservación de Flora y Fauna, agrícola, pecuario y recreativo. El recurso de agua

comprende las superficies subterráneas, marinas y estuarianas, incluidas las aguas

servidas. Se encuentran definidos los usos del agua así: a)Consumo humano y

doméstico b)Preservación de flora y

fauna c)Agrícola d)Pecuario e)Recreativo f)Industrial g)Transporte.


Colombia.

Por la cual se crea el Ministerio del Medio Ambiente, se reordena el sector público

encargado de la gestión y conservación del medio ambiente y los recursos

naturales renovables, se organiza el Sistema Nacional Ambiental, SINA y se dictan

otras disposiciones Art.1. Dentro de los principios generales ambientales dispone

en el numeral 2 que la biodiversidad del país, por ser patrimonio nacional y de

interés de la humanidad, deberá ser protegida prioritariamente y aprovechada en

forma sostenible.Art.116 lit. g, autoriza al Presidente de la República para

establecer un régimen de incentivos económicos, para el adecuado uso y

aprovechamiento del medio ambiente y de los recursos renovables y para la

recuperación y conservación de ecosistemas por parte de propietarios privados.


Colombia.

Se aprueba el "Convenio sobre la Diversidad Biológica", hecho en Río de Janeiro

el 5 de junio de 1992.

Acuerdo 19 de 1994 Concejo de

Bogotá

Por el cual se declaran como reservas ambientales naturales los Humedales del

Distrito Capital y se dictan otras disposiciones que garanticen su cumplimiento.


Colombia.

Por medio de la cual se aprueba la "Convención Relativa a los Humedales de

Importancia Internacional Especialmente como Hábitat de Aves Acuáticas",

suscrita en Ramsar el 2 de febrero de 1971. Se reconoce la importancia en términos

ecológicos, botánicos, zoológicos, e hidrológicos de los humedales, así como se

promueve su preservación y conservación como ecosistema estratégico.

Política para

Humedales Interiores

en Colombia, 2002

Ministerio del

Medio

Ambiente de

Colombia

Se formula en el contexto de la Política Nacional Ambiental, Proyecto Colectivo

Ambiental, cuyo eje articulador es el agua. Los objetivos y acciones planteadas

están encaminados a promover el uso sostenible, la conservación y la recuperación

de los humedales del país en los ámbitos nacional, regional y local.

Resolución 157 de

2004 MAVDT

Por la cual se reglamenta el uso sostenible, conservación y manejo de los

humedales, y se desarrollan aspectos referidos a los mismos en aplicación de la

convención RAMSAR.

Resolución Nº 196 de

2006 MAVDT

"Por la cual se adopta la guía técnica para la formulación de planes de manejo para

humedales en Colombia "

Conferencia de las

Partes de la


las Naciones Unidas

ONU

Las Partes Contratantes aprobaron la Declaración de Changwon sobre el bienestar

humano y los humedales, en la que se presentaron las medidas prioritarias para

alcanzar objetivos sostenibles desde un punto de vista ambiental.

47

sobre el Cambio

Climático COP10

(2008)


Colombia.

Procedimiento sancionatorio por parte de las entidades ambientales, en donde se

pueden desarrollar medidas y metodologías para la prevención de daños por alguna

actividad humana.

Decreto - ley 3570 de

2011

El Presidente

de la

República de

Colombia.

Se crea el nuevo ministerio de ambiente y desarrollo sostenible que se encargara

de la gestión de todos los recursos naturales presentes en el país.

Conferencia de las

Partes de la


las Naciones Unidas

sobre el Cambio

Climático En la COP11

(2012)

ONU

la Resolución XI.9 reafirmó “el compromiso de las Partes Contratantes de evitar

los impactos negativos en las características ecológicas de los Sitios Ramsar y

otros humedales como primer paso de las estrategias para impedir la pérdida de

humedales”


El Presidente

de la

República de

Colombia.

Presenta las condiciones para que los entes territoriales (departamentos y

municipios) financien el pago por servicios ambientales (PSA), y realicen la

adquisición de predios en áreas de importancia estratégica para la conservación del

recurso hídrico.

Fuente: Compilado por el autor, 2015; http://ambientebogota.gov.co/normatividad2

http://ambientebogota.gov.co/normatividad2

48

6 METODOLOGÍA

6.1. Diseño Metodológico

Fundamentado en la investigación explicativa, se evaluó la capacidad de concentrar

Carbono en el suelo de humedal de una determinada área de estudio y se comparó con la

capacidad de concentración de Carbono en suelos secos de la misma área, a través de un análisis

estadístico en el que se establece el grado de correlación de la materia orgánica presente en esos

tipos de suelo con las variables geoquímicas y de fertilidad de los mismos.

6.2 Fuentes de Información

Para el cumplimiento de los objetivos del proyecto, se adecuara la base de datos

desarrollada por la profesora la Dra. Vania Rosolen en el proyecto de investigación: “Evolução

do sistema Latossolo – Gleissolo e sua relação com os depósitos de argilas aluminosas refratárias

no oeste de Minas Gerais” financiado por la Fundación de Amparo a la Investigación del Estado

de São Paulo (FAPESP, proceso n°. 2014/01131-4), así como también se recurre a planos

cartográficos, datos históricos, entre otros, acerca del aérea de estudio.

49

6.3. Instrumentos Metodológicos

Tabla 3. Instrumentos Metodológicos

FASE OBJETIVOS ACTIVIDADES HERRAMIENTAS

1

Comparar el contenido de materia orgánica

entre los suelos drenados (Oxisol) y los suelos

con drenaje impedido (Gleysol).

Explicar cómo fueron colectadas las

muestras de suelo.

Explicar las pruebas de laboratorio

usadas para determinar las variables

del suelo.

Tratamiento de datos a partir de la

información obtenida en laboratorio.

Revisión bibliográfica

2

Correlacionar estadísticamente la materia

orgánica presente en el área de estudio con los

elementos geoquímicos y de fertilidad del

suelo.

Tratamiento estadístico de las

variables geoquímicas y de fertilidad

de cada perfil de suelo.

Coeficiente de

Correlación lineal de

Pearson

3

Comparar por el método Kruskal-Wallis los

elementos geoquímicos en cada perfil de suelo. Tratamiento estadístico de las

variables geoquímicas de cada perfil

de suelo.

- Prueba de Kruskal-

Wallis

- BioEstat

50

7. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS

7.1 FASE 1. COMPARAR EL CONTENIDO DE MATERIA ORGÁNICA ENTRE LOS

SUELOS DRENADOS (OXISOL) Y LOS SUELOS CON DRENAJE IMPEDIDO

(GLEYSOL).

A continuación se explica cómo se obtuvieron los datos a ser tratados estadísticamente,

teniendo en cuenta que las variables geoquímicas: [Hierro (Fe), Aluminio (Al), Silicio (Si),

Titanio (Ti), óxido de magnesio (MgO) + óxido de calcio (CaO) + óxido de sodio (Na₂O) +

óxido de potasio (K₂O)] y de fertilidad: pH, Fósforo (P), Acidez Potencial (H+Al SMP), Suma

de Bases (SB) y Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC) fueron colectadas y analizadas en

laboratorio por (Rosolen, 2014).

Así como también se presenta el tratamiento y adecuación de los datos obtenidos en

laboratorio para el objeto del presente proyecto.

7.1.1 Colecta de muestras

Apertura de zanjas y de muestras obtenidas por taladro para caracterizar el sistema

Oxisol-Gleysol

El área seleccionada para la apertura de zanjas se localiza en la microcuenca del Caroço.

La muestra obtenida por taladro y la apertura de zanjas se realizaron en una zona de

campos preservados de “murundus” en una reserva legal de una propiedad particular, con

algunas plantas exóticas tales como el capín y algunos individuos de pino. Se abrieron dos

zanjas, complementadas con colecta de muestra por taladro, y fue hecha una abertura con taladro

en el centro de la depresión topográfica hidromórfica. La tercera zanja se abrió en una zona

ocupada por plantaciones de eucaliptos. En la meseta, los interfluvios se utilizan para la

51

agricultura, lo que impide la colecta de muestras en áreas preservadas recubiertas por el cerrado

s.s.

Zanja- Perfil de suelo 1 (P1)

Localizada en la cima de la vertiente, corresponde al suelo con drenaje más eficiente en

comparación con las zanjas P2 y P3. Es un perfil Oxisoil amarillo muy arcilloso con

individualizaciones de horizontes débiles. La cubierta vegetal es la reforestación con

eucalipto y todavía puede estar ocupado con soja y maíz. En este perfil se encuentran

dos conjuntos de horizontes: (1) horizontes manchados de color rojo amarillento a

amarillo rojizo (2) bruno amarillo.


La zanja se abrió en el segmento entre el centro de un montículo y de la depresión

adyacente. Teniendo en cuenta su posición topográfica, es el suelo desarrollado en la

transición entre perfiles con propiedades Gley, que están sujetos a una mayor influencia

de la elevación del nivel freático (en el centro y la periferia dentro de la depresión

topográfica) y Oxisol amarillo ubicado en las partes mejor drenadas de la meseta. La

zanja P2 es el suelo desarrollado en la periferia de la depresión topográfica, cuando

entonces, la cima es sustituida por Oxisoil Amarillo cubierto por el bioma cerrado

abierto. La cubierta vegetal se compone de pastos nativos, arbustos y pequeños árboles

que crecen sólo en el montículo, mientras que en la depresión que lo rodea se desarrolla

apenas pastos de cerrado, indicativo de los campos inundados del cerrado y a veces por

vegetación exótica (capín).

En esta zanja se encuentran 4 conjuntos de horizontes: (1) plintita roja y amarilla; (2)

plintita con predominio de volúmenes grises claros; (3) horizontes bruno amarillo y

52

amarillo brunado; (4) horizontes bruno amarillento oscuro; (5) horizontes bruno

amarillento claro.


La zanja fue abierta en el borde interno de la depresión topográfica, en el área de campo

de montículos y presenta un nivel freático ascendente durante la estación lluviosa.

Teniendo en cuenta su posición topográfica, el suelo se desarrolla en la transición entre

el Gley el centro de la depresión y el perfil con matriz amarillo brunado (10YR 5/6) a

amarillo brunado (10YR 6/6) que corresponde al límite máximo de presencia de los

montículos, cuando entonces, la cima, es sustituida por Oxisoil Amarillo (7,5YR 5.6)

originalmente cubierta por cerrado abierto (Fito fisionomía de Campo limpio, hoy

ocupado casi exclusivamente por soja y la reforestación de pinos). La cubierta vegetal

es compuesta preferencialmente por pastos nativos y arbustos del bioma cerrado, con

algunas vegetaciones exóticas (capín y pino).

Cuenta con 4 conjuntos de horizontes, de abajo hacia arriba: (1) horizontes manchados

(plintita: mezcla rica en Fe (en algunos casos también rica en Mn), pobre en humus de

arcilla caolinítica (y otros productos de fuerte meteorización como la gibsita) con cuarzo

y otros constituyentes, está asociada en ambientes con áreas llanas suavemente

inclinadas con agua freática fluctuante o agua superficial estancada); (2) gris claro

desferrinizado; (3) gris oscuro resultante de la impregnación de la materia orgánica en

la matriz de color gris claro y (4) horizontes superficiales bruno grisáceo muy oscuro.

La zona flotante del nivel freático origina plintita con redistribución de hierro que

presenta manchas rojas, amarillas y grises. La hidromorfía más intensa, y tal vez de flujo

lateral, resulta en el horizonte desferrinizado gris que conserva reliquias de plintita,

especialmente en los volúmenes rojos oscuros endurecido (núcleos de precipitación de

53

hierro). En la parte superior del horizonte desferrinizado hay impregnación con materia

orgánica que migra y se redistribuye desde la superficie del suelo impulsado por la

permanencia prolongada de agua en el perfil y también a nivel local por la actividad

orgánica, ya que la porosidad biológica se llena con material oscuro orgánico. Los

cambios en la matriz de los horizontes impregnados con materia orgánica son nítidas

debido a la abertura de grietas cuyas paredes están impregnadas por material de color

ocre (posiblemente precipitación de hierro).

En el contorno de las grietas se producen poros tubulares pequeños y bien desarrollados

en conjunto con la expansión de la impregnación ocre que indica una mayor

bioturbación. En las grietas se encuentran materiales cargados de los horizontes

superficiales y la estructura deja de ser maciza, común en todos los horizontes descritos,

para convertirse en bloques con subestructura grumosa. Estos horizontes son de textura

arcillosa a limo-arcilla. En estos horizontes la actividad biológica genera horizontes

mejor estructurados (grumosos), aireados y con muchas raíces.

Colecta

Se colectaron muestras de los horizontes de las zanjas y de los taladros. En total se

recogieron 69 muestras para el análisis químico.

En relación a los puntos de colecta, se encuentran en un suelo con declive, donde el punto

P1 corresponde a un área de suelo bien drenado (Gleysol), el punto P2 es una transición de suelo

drenado a suelo con drenaje impedido (Gleysol-Oxysol), y el punto P3 se encuentra ubicado en

un área con suelos mal drenados, es decir humedales (Oxysol).

54

En cada uno de los puntos, se colectan muestras en diferentes profundidades, variando de

cero (superficie) hasta una profundidad máxima determinada para cada punto. Las

profundidades máximas no fueron las mismas para todos los puntos.

Ilustración 7. Perfil topográfico de los puntos de colecta


7.1.2 Actividades de laboratorio

Análisis químico por fluorescencia de rayos X (FRX) y función de Transporte

Geoquímico (FTG)

Las muestras se tamizaron en malla de 2 mm para obtener la fracción tierra fina.

Posteriormente fueron homogeneizadas y una alícuota se pulverizó utilizando un molino

con mortero de ágata. La determinación de los elementos más grandes y trazos fue hecho

por FRX (Laboratorio de Geoquímica de - DPM / UNESP). Para los elementos más

grandes fueron usadas pastillas fundidas con tetraborato de litio en una proporción de

1:9 y para los trazos, pastillas de polvo mezclado con 25% de cera micro pulverizada y

prensada a 30 t.cm2. Los límites de detección fueron del orden de aproximadamente 0,1

55

g kg-1 para SiO₂, Al₂O₃ y Fe₂O₃, y 0,01 g kg-1 para MgO, CaO, P₂O5, Na₂O, K₂O y

TiO.

Análisis de cationes intercambiables

El pH se determinó utilizando una suspensión de 0,01 mol L-¹de CaCl2; el contenido de

fósforo (P) por el método colorimétrico es extraído con resina de intercambio iónico; el

potasio (K) se extrajo con resina de intercambio iónico y se determinó en

espectrofotómetro de emisión atómica; el calcio (Ca) y el magnesio (Mg) se extrajeron

en resina de intercambio iónico y se determinaron en el espectrofotómetro de absorción

atómica; el valor del aluminio intercambiable (Al) se obtuvo por el método colorimétrico

extraído con cloruro de potasio 1 mol L-¹; El potencial de acidez (H + Al) se obtuvo por

extracción con solución-tampón SMP y el carbono orgánico se determinó por el método

de Walkley-Black.

7.1.3. Tratamiento de datos a partir de la información obtenida en laboratorio.

A continuación se muestran las tablas con los elementos geoquímicos y de fertilidad de

los suelos obtenidos en cada zanja/perfil.

56

Tabla 4. Datos Geoquímicos de cada uno de los puntos de colecta.

DATOS GEOQUÍMICOS

Zanja/Profundidad (cm) P1

M.O %

SiO2

% Al₂O3

% Fe₂O3

% TiO2

% MgO+CaO+Na2O+K₂O

%

0-30 26 27,4 39,1 8,5 2,8 0,15

30-83 17 23,6 43,3 8,5 3,1 0,09

200-220 3 20,4 39,2 8,0 2,9 0,10

250-260 0 23,9 45,1 8,1 3,3 0,09

290-310 0 23,0 44,8 9,1 3,2 0,09

330-360 0 24,9 44,8 8,5 3,1 0,13

360-390 0 26,2 45,5 8,4 3,0 0,34

390-430 0 29,2 42,5 7,8 2,7 0,11

430-450 0 32,7 41,7 7,2 2,5 0,13

480-530 0 36,8 40,6 6,7 2,4 0,10


M.O %

SiO2

% Al₂O3

% Fe₂O3

% TiO2


%

0-5 51 19,8 43,9 7,1 3,7 0,07

10–13 36 19,9 44,2 7,2 3,7 0,11

20-30 29 19,7 45,4 6,7 3,8 0,08

50-60 15 21,2 44,6 8,1 3,6 0,18

70-76 11 26,4 42,3 7,6 3,5 0,08

160-170 0 23,0 44,1 9,2 3,6 0,08

220-230 0 24,1 43,6 9,1 3,5 0,41

250-300 0 26,6 43,3 8,4 3,1 0,08

350-370 0 32,1 41,9 6,9 2,7 0,14

400-450 0 39,0 39,2 5,8 2,3 0,08


M.O %

SiO2

% Al₂O3

% Fe₂O3

% TiO2


%

0-2 86 20,7 40,0 3,8 2,9 0,23

5-8 86 20,9 44,2 3,5 3,3 0,14

10-20 43 21,7 47,4 2,6 3,5 0,16

33-69 16 22,8 48,7 3,2 3,6 0,09

40-45 25 20,7 49,1 2,4 3,8 0,16

73-84 11 23,5 48,0 2,3 3,5 0,08

80-88 0 29,3 46,3 1,5 3,1 0,06

92-110 3 39,7 35,8 2,4 2,2 0,28

160-170 0 23,8 44,4 9,2 3,2 0,12

250-260 0 28,1 44,6 6,0 2,9 0,07

290-300 0 33,7 42,7 4,5 2,8 0,08

Fuente: (Rosolen, 2014) adaptada por la autora.

57

Tabla 5. Datos de Fertilidad de cada uno de los puntos de colecta.

DATOS DE FERTILIDAD


M.O %

pH(CaCl²) Resin P

% H+Al SMP

% SB %

CEC %

0-30 26 4,3 4 71 0,4 71,4

30-83 17 4,7 3 38 0,3 38,3

200-220 3 5,7 2 18 0,1 18,1

250-260 0 6 2 16 0,2 16,2

290-310 0 6,3 2 15 0,1 15,1

330-360 0 6,3 2 16 0,1 16,1

360-390 0 6,3 2 16 0,1 16,1

390-430 0 6,2 1 16 0,1 16,1

430-450 0 4,7 3 38 0,3 38,3

480-530 0 5,8 1 16 0,1 16


M.O %

pH(CaCl²) Resin P

% H+Al SMP

% SB %

CEC %

0-5 51 4,1 8 121 2,3 123,3

10 – 13 36 4,1 7 79 1,9 80,9

20-30 29 4,3 4 64 1,4 65,4

40-43 22 4,4 2 47 0,2 47,2

50-60 15 4,7 1 34 0,1 34,1

70-76 11 5,2 2 25 0,1 25,1

160-170 0 5,7 2 15 0,1 15,1

220-230 0 6 3 15 0,1 15

250-300 0 6,1 3 13 0,1 13

350-370 0 6 3 13 0,1 13,1

400-450 0 5,3 3 15 0,1 15,1


M.O %

pH(CaCl²) Resin P

% H+Al SMP

% SB %

CEC %

0-2 86 4,3 10 109 2,2 111,2

5-8 86 4,1 7 88 1,9 89,9

10-20 43 4,8 2 47 0,6 47,6

33-69 16 5,1 2 31 0,1 31,1

40-45 25 5 1 38 0,2 38,2

73-84 11 5,4 2 25 0,1 25,1

80-88 0 5,9 2 16 0,1 16

92-110 3 6,1 1 18 0,1 18

160-170 0 5,8 1 16 0,1 16,1

250-260 0 5,6 2 18 0,1 18

290-300 0 6,1 3 13 0,1 13


58

Tabla 6. Contenido de materia orgánica entre los suelos drenados (Oxisol) y los suelos con

drenaje impedido (Gleysol).

CONTENIDO DE MATERIA ORGÁNICA

P1

Oxisol (cm)

M.O %

P2

Oxisol-Gleysol (cm)

M.O %

P3

Gleysol (cm)

M.O %

0-30 26 0-5 51 0-2 86

30-83 17 10 – 13 36 5-8 86

200-220 3 20-30 29 10-20 43

250-260 0 40-43 22 33-69 16

290-310 0 50-60 15 40-45 25

330-360 0 70-76 11 73-84 11

360-390 0 160-170 0 80-88 0

390-430 0 220-230 0 92-110 3

430-450 0 250-300 0 160-170 0

480-530 0 350-370 0 250-260 0

400-450 0 290-300 0

Promedio 4,60 Promedio 14,91 Promedio 24,55


7.1.4. Análisis de resultados

De acuerdo a los resultados obtenidos en el contenido de materia orgánica en cada uno de

los perfiles de suelo se puede analizar que el suelo drenado que recibe el nombre técnico de

Oxisol y que corresponde al Perfil 1 (P1) concentra menos materia orgánica en relación al Perfil

2 (P2) y Perfil 3 (P3) que corresponden a suelos con drenaje impedido que reciben el nombre

técnico de Gleysol o también conocidos como humedales, resaltando que el Perfil 2 tiene menos

drenaje impedido en comparación al Perfil 3 por cuenta de la declividad topográfica del área de

estudio. En los suelos con drenaje impedido, las bacterias aerobias no cuentan con un ambiente

favorable para desarrollarse y las bacterias anaerobias demoran en descomponer la materia

orgánica, por lo tanto estas áreas almacenan más carbono, en comparación a los suelos de

ambiente aerobio.

59

7.2 FASE 2. CORRELACIONAR ESTADÍSTICAMENTE LA MATERIA ORGÁNICA

PRESENTE EN EL ÁREA DE ESTUDIO CON LOS ELEMENTOS GEOQUÍMICOS

Y DE FERTILIDAD DEL SUELO

Inicialmente es realizado un análisis descriptivo de cada una de las variables trabajadas

por punto de colecta, el cual se encuentra en el Anexo 1.

A continuación se realiza la correlación estadística de la materia orgánica con los

elementos geoquímicos (Fe, Al, Si, Ti, MgO+CaO+Na₂O+K₂O) y de fertilidad (CTC, SB, pH,

H+Al, P) del suelo a fin de verificar cuales variables están asociadas entre sí de forma linear y

el sentido de esa correlación. La descripción de dichas variables puede ser encontrada en el

portal de suelos de la FAO en el siguiente link: http://www.fao.org/soils-portal/levantamiento-

de-suelos/propiedades-del-suelo/propiedades-quimicas/es/.

También se lleva a cabo la correlación estadística entre los elementos geoquímicos para

verificar si existe influencia en la cantidad de un elemento por la presencia del otro, de forma

linear y el sentido de esa correlación.

7.2.1 Correlación lineal de Pearson para los datos Geoquímicos

7.2.1.1 Correlación lineal de Pearson para la zanja P1


ZANJA P1 (Oxisol)

Variables Geoquímicas SiO2 Al₂O₃ Fe₂O3 TiO2 MgO+CaO+Na₂O+K₂O

Coeficiente de Correlación

(r) -0,15 -0,46 0,30 0,06 -0,05

Valor de la prueba

t-Student

| t |

0,42 1,46 0,88 0,16 0,14

𝒕𝒕𝒂𝒃 2,31

*Correlación significativa a 5% de probabilidad de error.

60

Fuente: Autora

Teniendo en cuenta el resultado del coeficiente de correlación r se procede a verificar la

significancia del mismo a través de la prueba de hipótesis, comparando el resultado de la prueba

con el valor de t tabulado (𝑡𝑡𝑎𝑏).

En la zanja P1 la función t módulo | t | es menor o igual a (𝑡𝑡𝑎𝑏) para todos los casos de

correlación, es decir que se acepta la Hipótesis nula (Correlación no significativa), por tanto

ninguna de las variables está correlacionada con la Materia Orgánica de forma lineal.



ZANJA P2 (Oxisol-Gleysol)



(r) -0,64 0,48 -0,35 0,58 -0,31

Valor de la prueba

t-Student

| t |

-2,39* 1,56 -1,06 2,02 -0,92



Fuente: Autora

En el caso de la zanja P2 la función módulo de | t | es menor o igual al (𝑡𝑡𝑎𝑏) para la

correlación de Materia Orgánica con (Al₂O₃), (Fe₂O₃), (TiO₂) y (MgO+CaO+Na₂O+K₂O), es

decir que se acepta la Hipótesis nula (Correlación no significativa), por tanto ninguna de las

variables anteriormente mencionadas está correlacionada con la Materia Orgánica de forma

lineal.

61

En el caso de la correlación entre Materia Orgánica y (SiO₂) la función módulo de t es

mayor a (𝑡𝑡𝑎𝑏), es decir que se rechaza la Hipótesis nula, por tanto las variables están

relacionadas de forma lineal. Lo anterior se puede observar a través de la siguiente gráfica:

Ilustración 8. Correlación de materia Orgánica con SiO2

Fuente: Autora



ZANJA P3 (Gleysol)



(r) -0,59 -0,10 -0,18 0,18 0,41

Valor de la prueba

t-Student

| t |

-2,09 -0,30 -0,53 0,53 1,29



Fuente: Autora

En el caso de la zanja P3 la función módulo de (t) es menor o igual al (𝑡𝑡𝑎𝑏) para todos

los casos de correlación, es decir que se acepta la Hipótesis nula (Correlación no significativa),

por tanto ninguna de las variables está correlacionada con la Materia Orgánica de forma lineal.

62

7.2.1.4 Análisis de Resultados

Teniendo en cuenta lo anterior se considera que la Materia Orgánica no tiene una

Correlación lineal significativa con las variables geoquímicas de los tres perfiles de suelo, es

decir que la cantidad de (SiO₂), (Al₂O₃), (Fe₂O₃), (TiO₂) y (MgO+CaO+Na₂O+K₂O) presente

en el suelo no varía dependiendo de la cantidad de Materia Orgánica y aunque se observó una

correlación lineal negativa entre (SiO₂) y la Materia Orgánica en la zanja P2, sólo el 50% de los

datos presentan importante grado de asociación pero después de cierta profundidad en el suelo

el contenido de Materia Orgánica es inexistente, pues la materia orgánica está presente

solamente en las proximidades de la superficie, resultando valores de cero para profundidades

mayores en cada perfil de suelo, es decir, es un grado de asociación espurio o falso porque al

tomar la serie en conjunto lo q se encuentra es que no existe una correlación significativa.

7.2.2 Correlación lineal de Pearson para los datos de Fertilidad


Tabla 10. Correlación lineal de la Materia Orgánica con cada elemento de Fertilidad para

P1

ZANJA P1 (Oxisol)

Variables de Fertilidad pH(CaCl²) Resin P H+Al SMP SB CEC


(r) -0,79 0,79 0,89 0,80 0,89

Valor de la prueba

t-Student

| t |

-3,60* 3,59* 5,61* 3,77* 5,61*



Fuente: Autora

63

En el caso de la zanja P1 la función módulo de (t) es mayor al (𝑡𝑡𝑎𝑏) para todos los casos

de correlación, es decir que se rechaza la Hipótesis nula (Correlación no significativa) y se

acepta la Hipótesis alternativa (Correlación significativa), por tanto las variables están

correlacionadas con la Materia Orgánica de forma lineal. Lo anterior se puede observar a través

de las siguientes graficas:

Ilustración 9. Correlación de materia

Orgánica con pH (CaCl²).


Orgánica con Resin P.


Orgánica con H+Al SMP.


Orgánica con SB.

Fuente: Autora Fuente: Autora


64


Orgánica con CEC.

Fuente: Autora



P2

ZANJA P2 (Oxisol-Gleysol)



(r) -0,91 0,76 0,99 0,91 0,99

Valor de la prueba

t-Student

| t |

-6,50* 3,51* 18,16* 6,76* 17,89*



Fuente: Autora






65








Orgánica con SB.


Orgánica con CEC.

Fuente: Autora


Fuente: Autora

Fuente: Autora

66



P3

ZANJA P3 (Gleysol)



(r) -0,94 0,86 0,98 0,96 0,98

Valor de la prueba

t-Student

| t |

-7,95* 5,11* 16,67* 10,63* 16,72*



Fuente: Autora






67








Orgánica con SB.


Orgánica con CEC.


Fuente: Autora

Fuente: Autora

Fuente: Autora

68

7.2.2.4 Análisis de resultados

Para este caso y como era de esperarse según la teoría, se observó que la cantidad de

Materia Orgánica de los tres perfiles de suelo tiene Correlación lineal significativa con las

variables de fertilidad: pH (por el método CaCl²), Fósforo (P), Acidez Potencial (H+Al SMP),

Suma de Bases (SB) y Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC) o (CEC) por sus siglas en

inglés. Es decir que la cantidad de dichas variables presente en el suelo varía dependiendo de la

cantidad de Materia Orgánica.

Se observa que la correlación entre la Materia Orgánica y las variables de fertilidad

aumenta su fuerza, por cada perfil de suelo, a medida que aumenta la cantidad de Materia

Orgánica, es decir, que para la zanja P1 que corresponde a un suelo bien drenado (Oxysol), con

menor presencia de MO, la correlación es menor en fuerza y cantidad, pero si observamos la

correlación de P2 y P3 que corresponden a un suelo de humedal (Gleysol), vemos que aumenta

en fuerza respectivamente, esto se observa comparando los resultados de la prueba t-Student en

cada una de las zanjas.

El pH disminuye generando un suelo más ácido por causa de la correlación lineal negativa

con la MO, es decir, a medida que aumenta la Materia Orgánica el pH disminuye, a diferencia

de las otras variables de fertilidad, las cuales tienen una correlación lineal positiva.

Es importante señalar que, en todos los casos, la cantidad de datos para el cálculo de la

correlación es pequeño, pues la materia orgánica está presente solamente en las proximidades

de la superficie, resultando valores de cero para profundidades mayores en cada perfil de suelo.

69

7.2.3 Correlación estadística entre los elementos geoquímicos

Ya que no se observó que existiera una correlación lineal entre el porcentaje de Materia

Orgánica y el porcentaje de las variables geoquímicas presentes en el área de suelo estudiado,

se verificó sí existe correlación entre las variables, es decir, si la cantidad de una depende de la

presencia de otra.

A continuación las tablas 12, 13 y 14 muestran las correlaciones entre las variables

geoquímicas para los valores de los puntos P1, P2 y P3 respectivamente.

Tabla 13. Correlación lineal de cada elemento Geoquímico para P1

SiO2 Al₂O₃ Fe₂O3 TiO2 MgO+CaO+Na₂O+K₂O

SiO₂ 1,00 -0,27 -0,80* -0,87* 0,01

Al₂O₃ -0,27 1,00 0,45 0,63 0,30

Fe₂O3 -0,80 0,45 1,00 0,83* 0,17

TiO2 -0,87 0,63 0,83 1,00 0,07

MgO+CaO+Na₂O+K₂O 0,01 0,30 0,17 0,07 1,00

*Correlación significativa a 5% de probabilidad de error, por la prueba t de Student.

Fuente: Autora



SiO2 1,00 -0,95* -0,40 -0,97* -0,08

Al₂O₃ -0,95 1,00 0,44 0,91* 0,11

Fe₂O3 -0,40 0,44 1,00 0,44 0,46

TiO2 -0,97 0,91 0,44 1,00 0,10

MgO+CaO+Na₂O+K₂O -0,07 0,10 0,48 0,10 1,00


Fuente: Autora

70



SiO2 1,00 -0,64* -0,07 -0,83* 0,16

Al₂O₃ -0,64 1,00 -0,12 0,93* -0,68*

Fe₂O3 -0,07 -0,12 1,00 -0,12 -0,15

TiO2 -0,83 0,93 -0,12 1,00 -0,42

MgO+CaO+Na₂O+K₂O 0,16 -0,68 -0,15 -0,42 1,00


Fuente: Autora

7.2.3.1 Análisis de resultados

Se observa que por cada perfil de suelo existen correlaciones diferentes, en el caso de la

zanja P1 el Óxido de Hierro (Fe₂O3) y el Óxido de Titanio (TiO₂) tienen una correlación lineal

negativa significativa con el Óxido de Silicio (SiO₂), lo cual no se puede explicar según la teoría

conocida, es decir, es un grado de asociación espurio; por otro lado el Óxido de Titanio (TiO₂)

presenta una correlación lineal positiva significativa con el Óxido de Hierro (Fe₂O3), debido a

que el comportamiento del Hierro y del Titanio en medios oxidantes se asemejan, por eso la

correlación positiva.

Para el caso de la zanja P2 y P3 el Óxido de Titanio (TiO₂) presenta una correlación lineal

negativa significativa con el Óxido de Silicio (SiO₂) y positiva significativa con el Óxido de

Aluminio (Al₂O3), lo cual no se puede explicar según la teoría conocida, es decir, es un grado

de asociación espurio. A la vez (Al₂O3) y (SiO₂) tienen una correlación lineal negativa

significativa, concluyendo que la disminución del Silicio con el aumento de Aluminio evidencia

la intensa hidrolisis que ocurre en ese ambiente, el cual también puede estar siendo influenciado

por el aumento de la materia orgánica y disminución del pH, sólo que esa correlación es más

fuerte para la zanja P2.

71

Además de la similitud en las correlaciones entre P2 y P3, sólo en la zanja P3 se observa

correlaciones lineales negativas significativas entre el Óxido de Aluminio (Al₂O3) y los

minerales encontrados en menor escala: Oxido de Magnesio (MgO), Oxido de Calcio (CaO),

Oxido de Sodio (Na₂O) y Oxido de Potasio (K₂O), los cuales también tienen un grado de

asociación espurio al no existir explicación teórica para dicha correlación.

7.3 FASE 3. COMPARAR POR EL MÉTODO KRUSKAL-WALLIS LOS

ELEMENTOS GEOQUÍMICOS EN CADA PERFIL DE SUELO.

A continuación se compara la misma variable geoquímica por cada perfil de suelo, con el

objetivo de conocer si los grupos confrontados son iguales o diferentes, es decir, se busca saber

si la cantidad de cada variable geoquímica presenta diferencias significativas dependiendo del

perfil de suelo donde se encuentre.

Dicha comparación es realizada a través del programa BioEstat como se muestra en el

paso a paso del Anexo 2.

7.3.1 Comparación de los elementos geoquímicos por perfil de suelo.

Tabla 15. Valores de probabilidad (p), para cada elemento geoquímico cuando son

comparados los tres puntos P1, P2 y P3, por el método de K-Wallis

Elemento Geoquímico Probabilidad (p)

SiO2 0.4356

Al₂O₃ 0.1832

Fe₂O3 ≈ 0*

TiO2 0.0340*

MgO+CaO+Na₂O+K₂O 0.4754

Materia Orgánica 0.0455*

*Diferencia significativa a 5% de probabilidad de error.

Fuente: Autora

72

p < 0,05 = Diferencia significativa

p ≥ 0,05 = Diferencia no significativa

7.3.2 Análisis de resultados

Los elementos geoquímicos (SiO2), (Al₂O₃) y (MgO+CaO+Na₂O+K₂O) no presentan

diferencias significativas cuando son comparados en los tres puntos. Los elementos

geoquímicos (Fe₂O3), (TiO2) y la Materia Orgánica presentan diferencias significativas cuando

son comparados en los tres puntos.

Aplicando una prueba posterior a K- Wallis (prueba de Student Newman Keuls), para

verificar en cuales puntos las variables difieren entre sí, se obtiene los resultados de la tabla 16.

Tabla 16. Valores de probabilidad (p) obtenidos por la prueba de Student Newman Keuls.

Elemento Geoquímico Comparación

entre Puntos

Probabilidad (p)

Fe₂O3 P1 y P2 0.7996

P1 y P3 0,0001*

P2 y P3 0,0006*

TiO2 P1 y P2 0.0093*

P1 y P3 0.2074

P2 y P3 0.1394

Materia Orgánica P1 y P2 0,0621

P1 y P3 0,0187*

P2 y P3 0,6265

*Diferencia significativa a 5% de probabilidad de error

Fuente: Autora

En la Ilustración 24 es comparando (Fe₂O3) en los tres puntos y se encuentra una

diferencia significativa entre P1 y P3 y entre P2 y P3, ósea el punto P3 difiere de los demás;

esto debido a que la materia orgánica influye en la disponibilidad del Fe y el Punto 3 tiene la

mayor concentración de MO en comparación con los otros dos puntos. Un contenido adecuado

de materia orgánica, actúa de forma favorable en cuanto al aprovechamiento del Fe por parte de

las plantas, debido a sus características acidificantes y reductoras el Fe pasa de estado mineral

73

a estado soluble para ser biodisponible, es por eso que el P3 presenta una menor concentración

de Fe en comparación con el P1 y P2.

Ilustración 24. Diferencia de Fe₂O3 al ser comparado por cada perfil de suelo.

Fuente: Autora

En la Ilustración 25 es comparando (TiO2) en los tres puntos y se encuentra una

diferencia significativa entre P1 y P2, sin llegar a tener una razón especifica en la literatura de

el por qué se presenta esta diferencia;

Ilustración 25. Diferencia de TiO₂ al ser comparado por cada perfil de suelo.

74

Fuente: Autora

Finalmente como se muestra en la Ilustración 26, comparando la Materia Orgánica en

los tres puntos se encuentra una diferencia significativa entre P1 y P3, esto debido a que el Punto

3 corresponde a un tipo de suelo saturado con bacterias anaerobias que demoran en descomponer

la MO, lo que resulta en su mayor almacenamiento, en comparación con el suelo del Punto 1

que corresponde a un Oxisol bien drenado con presencia de bacterias aerobias que descomponen

más rápido la MO.

Ilustración 26. Diferencia de Materia Orgánica al ser comparado por cada perfil de suelo.

Fuente: Autora

75

8. CONCLUSIONES

En la primera fase del trabajo se concluye que en los suelos de humedal, es decir, suelos

con drenaje impedido, las bacterias aerobias no cuentan con un ambiente favorable para

desarrollarse y las bacterias anaerobias demoran en descomponer la materia orgánica, por lo

tanto estas áreas almacenan más carbono, en comparación a los suelos de ambiente aerobio

correspondientes a los perfiles de suelo 1 y 2.

En la segunda fase del trabajo se evidencia que existe una correlación significativa de la

materia orgánica con las variables de fertilidad, pues una vez fijado el carbono atmosférico a

través de la fotosíntesis en las plantas, éste llega al suelo a través de la descomposición de la

biomasa y es transformado en Materia Orgánica del Suelo (MOS), la cual influye en la

formación de agregados del suelo al liberar nutrientes de forma soluble, que sustentarán a las

plantas por medio de la descomposición microbiológica de elementos de un estado orgánico a

un estado inorgánico, dicho proceso es llamado de mineralización.

Es importante destacar que un alto contenido de materia orgánica en el suelo no significa

que sea fértil. La materia orgánica puede estar en forma de humus estable y las plantas no

disponer de suficientes nutrientes, es decir que, cuando el humus se precipita en perfiles

inferiores de suelo donde la disponibilidad de oxígeno disminuye es difícil su descomposición

aerobia, constituyendo así una reserva estable de carbono de suelo.

Por otro lado se encontró que no existe una correlación lineal significativa entre la

disponibilidad de las variables geoquímicas analizadas, con respecto a la concentración de

Materia Orgánica en los perfiles de suelo estudiado, concluyendo que el porcentaje de

concentración de dichos elementos no depende de la presencia de materia orgánica cuando se

76

encuentran de forma mineral en el suelo y antes de ser aprovechados por las plantas en el proceso

de mineralización.

Posteriormente al no existir una correlación lineal entre el porcentaje de Materia Orgánica

y el porcentaje de las variables geoquímicas se correlacionan los elementos geoquímicos entre

si y se concluye que debido a que el comportamiento del Hierro y del Titanio en medios

oxidantes se asemeja, existe una correlación positiva entre ellos.

En la tercera fase del trabajo, al comparar la misma variable geoquímica por cada perfil

de suelo para saber si su porcentaje presenta diferencias significativas dependiendo del tipo de

suelo donde se encuentre, hallamos que el Hierro (Fe) en el área de humedal (Punto 3), presenta

una diferencia significativa de menor concentración en comparación con el Punto 1 y Punto 2.

Concluyendo que un contenido adecuado de materia orgánica por sus características

acidificantes y reductoras, permite que el Fe pase de estado mineral a estado soluble para ser

biodisponible y aprovechado por las plantas.

Además comparando la Materia Orgánica en los tres puntos se encuentra una diferencia

significativa entre P1 y P3, esto debido a que el Punto 3 corresponde a un tipo de suelo inundado

con bacterias anaerobias que demoran en descomponer la MO, lo que resulta en su mayor

almacenamiento, en comparación con el suelo del Punto 1 que corresponde a un Oxisol bien

drenado con presencia de bacterias aerobias que descomponen más rápido la MO.

Respondiendo a la pregunta de investigación, no existe una relación entre las variables

geoquímicas del suelo y la concentración de Carbono Orgánico presente, pero sí existe una

relación entre las variables de fertilidad [pH, Fósforo (P), Acidez Potencial (H+Al SMP), Suma

de Bases (SB) y Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC)] y la concentración de Carbono

77

Orgánico o Materia Orgánica (MO) en los perfiles de suelo evaluados, ya que la MO aumenta

la Capacidad de Intercambio Catiónico, la cual indica la habilidad del suelo para retener

nutrientes; mejora las propiedades físicas del suelo; regula el pH al existir una correlación lineal

negativa en que a medida que aumenta la MO el pH disminuye, acidificando el medio y

favoreciendo así la absorción de nutrientes por las plantas; inhibe la lixiviación de nutrientes; y

contiene los micronutrientes y macronutrientes esenciales para el desarrollo vegetal, entre ellos

el Fósforo (P), que es considerado luego del Nitrógeno (N), el macronutriente que en mayor

medida limita el rendimiento de los cultivos. Se justifica encuadrar los humedales en áreas

especiales para la conservación puesto que por su característica de mayor retención de Carbono

Orgánico con respecto a suelos secos, limitan procesos erosivos; forman estructura del suelo;

retienen nutrientes, sedimentos y contaminantes; y son áreas de especial importancia frente a la

mitigación del cambio climático, pues al atrasarse su proceso de mineralización también es más

lenta la liberación a la atmosfera de niveles de dióxido de carbono (CO2) y de metano (CH4),

producto de la respiración de los microorganismos.

Finalmente este trabajo contribuye a mi formación como Administradora Ambiental al

enfrentarme al reto de profundizar mis conocimientos en el área de suelos, que es un campo

poco explorado en la carrera, a partir de una experiencia de investigación en el Centro de

Estudios Ambientales (CEA) de la Universidad Estatal Paulista (UNESP) de São Paulo-Brasil,

que me permitió entender las interacciones dinámicas entre la atmósfera y los diferentes estratos

del suelo, su influencia en el clima, en el ciclo hidrológico del planeta y su papel ambiental

como reactor bio-físico-químico para la regeneración continua de vida, además de aplicar mis

conocimientos en estadística.

78

9. RECOMENDACIONES

La degradación de los humedales conlleva, entre otras consecuencias, a un aumento de

libración de gases efecto invernadero, puesto que una elevada reserva de carbono

orgánico también quiere decir una elevada reserva de CO2 y CH4, gases que en las

condiciones normales de este ecosistema tardarían años en ser liberados paulatinamente

y en pequeñas cantidades, pero por cuenta de diferentes presiones sobre estas áreas,

acaba acelerándose el proceso y aumentando la cantidad de dichos gases en poco tiempo,

lo cual consecuentemente aumenta los impactos ambientales derivados del cambio

climático. En ese orden de ideas, se recomienda encuadrar los humedales como áreas

especiales de conservación.

La MOS tiene una importancia extremamente relevante, puesto que es responsable por

diversas propiedades químicas, físicas y biológicas, que en conjunto determinan el grado

de fertilidad o la capacidad del suelo en proporcionar las condiciones necesarias para el

adecuado crecimiento de los cultivos agrícolas. Así, la cantidad y la calidad de MOS son

consideradas como componentes clave para la sustentabilidad agrícola.

En estos tipos de estudio de caso se recomienda trabajar con tamaños de muestra

mayores para tener un bajo margen de error en el tratamiento de datos estadísticos.

Se sugiere estandarizar las profundidades de donde son retiradas las muestras entre los

puntos, para tener un mismo patrón de comparación.

Usar este estudio de caso de zonas de humedal en Brasil como referencia en Colombia

de la relevancia que tienen estos ecosistemas frente a la mitigación del cambio climático.

Las entidades ambientales de los países que poseen humedales en su territorio deben

generar políticas que les permita una mayor fiscalización frente a la reglamentación ya

79

existente de uso, conservación y manejo de los humedales como áreas especiales de

conservación.

Es necesario a través de educación ambiental involucrar a la población frente a la

importancia y servicios ambientales de los humedales, especialmente la población que

vive cerca de estos ecosistemas.

10. LIMITACIONES

En cada uno de los perfiles, se colectan muestras en diferentes profundidades, variando

de cero (superficie) hasta una profundidad máxima determinada para cada punto. Las

profundidades máximas no fueron las mismas para todos los puntos, lo que limita tener

el mismo padrón de comparación entre los tres perfiles de suelo.

La cantidad de datos para el cálculo de la correlación es pequeño, pues la materia

orgánica está presente solamente en las proximidades de la superficie, resultando valores

de cero para profundidades mayores en cada perfil de suelo.

80

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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ANEXOS

Anexo 1. Análisis descriptivo de las Variables

DATOS GEOQUÍMICOS

SiO2

Características P1 P2 P3 Observaciones

Tamaño de la muestra 10 10 11

Baja variabilidad de SiO2 dentro de cada punto

Mínimo 20,4 19,7 20,7

Máximo 36,8 39 39,7

Media Aritmética 26,81 25,18 25,9

Desviación Estándar 4,9323 6,245 6,1982

Coeficiente de Variación 18,40% 24,80% 23,93%

Al2O3



Baja variabilidad de Al2O3 dentro de cada punto

Mínimo 39,1 39,2 35,8

Máximo 45,5 45,4 49,1




Fe2O3



Baja variabilidad de Fe2O3 dentro de cada punto

Mínimo 6,7 5,8 1,5

Máximo 9,1 9,2 9,2




TiO2



Baja variabilidad de TiO2 dentro

de cada punto

Mínimo 2,4 2,3 2,2

Máximo 3,3 3,8 3,8




MgO+CaO+Na₂O+K₂O



Variabilidad razonable de MgO+CaO+Na₂O+K₂O dentro

de cada punto

Mínimo 0,09 0,07 0,06

Máximo 0,34 0,41 0,28




Fuente: Autora

87

DATOS DE FERTILIDAD

pH(CaCl²)



Baja variabilidad de pH dentro de cada punto

Mínimo 4,3 4,1 4,1

Máximo 6,3 6,1 6,1




Resin P



Variabilidad razonable de Resin P dentro de cada punto

Mínimo 1 1 1

Máximo 4 8 10

Media Aritmética 2,2 3,4545 3



H+Al SMP



Variabilidad razonable de H+Al SMP dentro de cada punto

Mínimo 15 13 13

Máximo 71 121 109

Media Aritmética 26 40,0909 38,0909



SB



Variabilidad razonable de SB dentro de cada punto

Mínimo 0,1 0,1 0,1

Máximo 0,4 2,3 2,2




CEC



Variabilidad razonable de CEC dentro de cada punto

Mínimo 15,1 13 13

Máximo 71,4 123,3 111,2




Fuente: Autora

88

Materia Organica



Alta variabilidad de Materia Orgánica dentro de cada

punto

Mínimo 0 0 0

Máximo 26 51 86




Fuente: Autora

Anexo 2. Paso a paso para comparar datos por el método Kruskal-Wallis a través del

programa BioEstat.

1. Copiar en la hoja de cálculo los datos de los grupos a ser comparados.

89

2. Seleccionar el método de K-Wallis.

3. Seleccionar las columnas con los datos y ejecutar el método estadístico.

4. Si los grupos no presentan diferencia significativa el programa arroja el resultado de la

prueba de hipótesis.

90

5. Si los grupos presentan diferencia significativa el programa pide escoger una prueba para

verificar en cuales columnas los datos difieren entre sí.

6. El programa arroja los resultados finales.

anÁlisis estadÍstico de las variables geoquÍmicas y de fertilidad del suelo...

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