servicios ecosistémicos del suelo asociados a usos...
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Servicios ecosistémicos del suelo asociados a usos agropecuarios en cuencas hidrográficas
andinas
Víctor Galindo´Biólogo Msc.
www.cipav.org.co
El siglo XX
Transformación de los ecosistemas naturalesModelos agrícolas y ganaderos de baja diversidad.
>50% de la diversidad biótica se perderá en el próximo siglo (Soulé 1991)
Millenium EcosystemAssessment –MEA-2005
Introducción
Wilson A. Ramirez H. Ph.D.Instituto Alexander von Humboldt(Miembro de la REDCRE)
¿Cómo la biodiversidad existenteinfluye en el funcionamiento de losecosistemas?
¿Es posible predecir lasconsecuencias de la pérdida de labiodiversidad?
¿Cuántas especies se requierenpara mantener el funcionamiento enlos ecosistemas?
¿Servicios ecosistémicos?
¿versión empobrecida de productores primarios, consumidores ydescomponedores? (Naeem et al 1995)
Productores primarios
Consumidores
Descomponedores
Cobertura suelo
funcionales
Enfoque experimental
Enfoque de grupos funcionales
Gitay & Noble 1997, Díaz & Cabido 1997, Díaz et al. 1999
Suelo
Formas de vida (Lavorel & Cramer 1999)
Potencial de regeneración (Tachkway & Lesslie 2008)
Características foliares (Lavorel & Grigulis 2012)
Composición hojas-lignina (Eviner & Chapin 2003)
Carbono : nitrógeno (Eviner & Chapin 2003)
Fenología (Couto et al. 2015)
Descomponedores (Milcu et al. 2006)(Haitao et al. 2009)
“Ingenieros ecosistemas” (Zaller & Arnone III 1999)(Lavelle 2002)
InfiltraciónEstabilidad del suelo,
agregación
Actividad microorganismos (Niklaus et al 2007)
Plantas
Características funcionales
Antecedentes
Tasa de descomposición (Fernández 2007)
Funciones:
Escala local
Función ecológica Escala parcela (centímetros-metros)
Escala de cuenca
Servicios ecosistémicosEscala local – microcuenca(hectáreas – kilómetros2)
Objetivos
Evaluar los procesos implicados en los servicios de regulación (estabilidad a procesos erosivos e infiltración) en suelos ganaderos, agrícolas, áreas de rastrojo y bosques
Variables:
Cobertura de plantas, características foliares, macroinvertebrados del suelo (ingenieros del ecosistema)
Retención de sedimentos (aporte de sedimentos), escorrentía
Métodos
Zona de estudio: Zona de reserva forestal del municipio de Cali
Selección de sitios para los usos de suelo predominantes
(7.481 hectáreas )
1000 y 2300 msnm
Zona de vida
Bosque Húmedo premontano bh-PM.
Bosque muy Húmedo Premontano (bmh-PM)
Diseño del experimento Métodos
Usos de suelo predominantes en la cuenca
10 predios por uso de suelo predominante
Nombre Finca Propietario CorregimientoLa Esperanza Francia Sánchez FelidiaDon William William Sánchez FelidiaLa Esperanza 2 José Sánchez FelidiaDon Pedro Pedro Lazo FelidiaLucas Adriana Bolaños FelidiaLa Luisa Pedro Muños FelidiaLa Estrella Arnulfo Perdomo FelidiaLos Lagos Sebastián Orejuela La LeoneraSr. William William Ordoñez FelidiaSr. Yonmaro Jhon Maro Rojas La Leonera
1. Cultivos transitorios
MétodosSelección sitios estudio
Bosque
Finca Propietario CorregimientoBosque Quebrada Andes PNN AndesLa Esmeralda 3 Lee Calvert PichindéMiravalle Gustavo Polanía PichindéGuayabales Francisco La LeoneraLos Yarumos Julio Mesa La LeoneraLa Palmita Jaime Lugo Certuche La LeoneraBellavista Carlos Buitrón FelidiaLa María Pedro Álvarez FelidiaLos Alpes Daniel Madriñán FelidiaLa Teresita CVC La Leonera
MétodosSelección sitios estudio
Rastrojo
Finca Propietario CorregimientoLuna Nueva Beatríz Guerra AndesPiedragrande R1 Dagma AndesPiedragrande R2 Dagma AndesLa Cajita Emcali PichindéSan Isidro Hermes Cuellar PichindéLa Montaña 1 José Omar Cortez AndesLa Montaña 2 José Omar Cortez AndesLa Montaña 3 José Omar Cortez AndesEl Castillito Jose Inedel Ordoñez PichindéMesón de Baviera Mirlady Ruiz AndesLa Estancia Wilmer Cruz La Leonera
MétodosSelección sitios estudio
Cultivo permanente
Finca Propietario CorregimientoBuenos Aires (Canto de Amor) Héctor Chica AndesDon Ovidio Ovidio Mosquera AndesLos Pinos José Luis Osorio González PichindéLa Floresta Tomas Herrera Lozano PichindéLa Cajita Rodrigo Higuera PichindéEl Jardín Humberto Hidalgo La LeoneraVilla Fátima Humberto Hidalgo La LeoneraLa Esperanza Azael Mosquera La LeoneraSanta Helena Jairo Pérez Ñañez FelidiaAltamira Juan Arango Felidia
MétodosSelección sitios estudio
Potreros activos
Finca Propietario CorregimientoLa Elsa Alonso Quiñones AndesVilla Sharom Alonso Quiñones AndesArcadia Francisco Buenaventura PichindéLa Esmeralda 1 Francisco Vallecilla PichindéLa Esmeralda 2 Diego Molano PichindéGuayabales Francisco La LeoneraLa Esperanza Olga Marina Jovel FelidiaBellavista Carlos Buitrón FelidiaLa María Pedro Álvarez FelidiaLos Alpes Daniel Madriñán Felidia
1. Muestreo de la vegetación
• Cobertura
Transecto lineal (Point intercept method)
(% cobertura x especie x uso suelo, No. especies, No. individuos)
1m
>1.7 m<
Densitómetro vertical
1m
Inventarios
Árboles, (≥ 1.3 m de alto y ≥ 2.5 cm DAP)Arbustos, hierbas • DAP• Altura
Características funcionales
• área foliar específica (AFE) (mm2/g)• contenido de materia seca (CFMS) (mg/g)• concentración de N (CFN) (N, mg/g)• Concentración de C (CFC) (C, mg/g)
Hojas maduras expuestas, abundancia > 80%
Métodos
(Stumpf 1993)
Uso suelo Individuos Especies FamiliasBosque secundario (BS) 1095 127 43Cultivo perenne-Cafetal (CP) 1531 17 13Ganadería (GA) 72 10 9
Para 5 cafetales, 4 Bosques y 8 Potreros
Uso sueloIndividuos
(Total)Especies (Total)
Familias (Total)
Bosque secundario (BS) 112 46 31Cultivo perenne-Cafetal (CP) 268 48 31Ganadería (GA) 298 67 26
Para 5 cafetales, 4 Bosques y 8 Potreros
2. Morfología general de agregados del suelo
Transecto - 5 puntos
Velásquez et al. (2007)
10 cm
10
cm
Métodos
Macroagregados
• Origen biogénico• De raíces• Físicos• Otros materiales• Tamaño (pequeños <1 cm,
intermedios 1 ≤ 3 cm, grandes > 3 cm
• Raíces (peso, longitud)• Rocas• Biomasa general
macroinvertebrados
Categorías registradas en los muestreos
• Hojarasca (peso seco)
• Raíces (peso seco)
• Agregados de raíces < 3cm(peso húmero y peso seco)
• Tamiz de 1 cm
• Agregados de raíz (<3cm-1cm>)
• Agregados biogénicos (<3cm-1cm>)
• Agregados de raíz (<1cm-3mm>)
• Agregados biogénicos (<1cm-3mm>)
• Tamiz de 1 mm• Agregados biogénicos (<3mm- 1mm)
• Suelo sin agregar• Colecta de macroinvertebrados del suelo
0
10
20
Bosque Cultivo P. Potrero Rastrojo Transitorios
(Gr)
Peso promedio del contenido de hojarasca y raíces en una muestra de suelo de 10x10x10 cm (1kg aprox.)
0
20
40
Bosque Cultivo P. Potrero Rastrojo Transitorios
(Gr)
Hojarasca
Raíces
Peso promedio del contenido de agregados según tamaño en una muestra de suelo de 10x10x10 cm (1kg aprox.)
0
100
200
300
Bosque Cultivo P. Potrero Rastrojo Transitorios
(gr)
0
200
400
Bosque Cultivo P. Potrero Rastrojo Transitorios
(gr)
0
50
100
150
Bosque Cultivo P. Potrero Rastrojo Transitorios
(gr)Agregados raíz
3mm
Agregados biogénicos 3mm
Suelo sin agregar
0
100
200
Bosque Cultivo P. Potrero Rastrojo Transitorios
(Gr)
0
200
400
Bosque Cultivo P. Potrero Rastrojo Transitorios(G
r)
0
200
400
Bosque Cultivo P. Potrero Rastrojo Transitorios
(Gr)
0
20
40
Bosque Cultivo P. Potrero Rastrojo Transitorios
(Gr)Agregados raíz
3cm
Agregados biogénicos 3cm
Agregados biogénicos 1cm
Agregados raíz 1cm
Bosque: Proporción similar de diferentes clases de agregados lo cual aporta estabilidad
3. Biodiversidad de macroinvertebrados del suelo
Transecto – 5 puntos
25 cm
20
cm
Tropical Soil Biology and Fertility (Anderson & Ingram 1993)
Blattaria, Diptera, Isopoda, Dermaptera, Hemiptera, Homoptera, Coleoptera(adultos y larvas), Orthoptera, Lepidóptera (larvas), Diptera (larvas), Araneae, Opiliones, Chilopoda, Diplopoda, Gastropoda y
Métodos
Formicidae, Oligochaeta,Isoptera,
0
10
20
30
40
50
60
70
80
q0 q1 q2
Nú
mer
o d
e es
pec
ies
efec
tiva
s
Bosque Cultivo permanente Cultivo transitorio
Potrero Rastrojo
Número efectivo de especies en los diferentes usos del suelo. q0: riqueza; q1: especies comunes; q2: especies abundantes.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Form
icid
ae
Olig
och
aeta
Co
leo
pte
ra
Form
icid
ae
Olig
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Co
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Form
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Co
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Form
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ae
Olig
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aeta
Co
leo
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Bosque Cultivos P. Rastrojos Potreros Cultivos T.
Abundancia de “ingenieros del ecosistema” encontrados en los usos de suelo evaluados
4. Medición de funciones de infiltración, retención de agua y estabilidad del suelo
Cobo & Amezquita 1999Otero et al. 2011
Intensidad=Velocidad/Área
Velocidad: 4.0 ms-1
Energía cinética 17.9 Jmm-1h-1
goteros de 2.75 mm, 24 agujas, en un área de 0.14 m2
Variables -Suelo
Escorrentía (ml)Infiltración (ml/h)Erodabilidad suelo (g/m2)
(Cobo & Amezquita 1999)
Métodos
Simulador de lluvia
Co-variables
Características físicasPendienteSuelo - físicasArena, limo, arcilla, textura, PorosidadDensidad (real-aparente)PermeabilidadHumedad
Suelo – químicas (fertilidad)MO, C/N, pH, Al3
intercambiable, N total, P disponible, Ca2+, Mg2+, K+, NH4+, P extraíble
(índice de calidad de suelo –Velasquez et al. 2007)
Nivelado
Ajuste del marco de muestreo
Ajuste altura de la columna
Verificación de goteros
Montaje completo
Inicio del muestreo escorrentía
(5-10-15-20-25-30 min)
Espacio para recipientes colectores
Muestras para procesar
Secado de muestras (105oC /24 horas)
Medición de sedimentos
Escorrentía promedio para los usos de suelo (30 min)
(CC)
Aunque los valores de diversidad de macroinvertebrados llega a ser similar entre bosques, cultivos permanentes, rastrojos y potreros, la mayor escorrentía en potreros puede explicarse por compactación del ganado y por la menor cantidad de hojarasca
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Bosque Permanente Potrero Rastrojo Transitorio
Sed
ime
nto
s(g
r su
elo
)
Uso del suelo
Aporte de sedimentos promedio para los usos de suelo evaluados (30 min)
(simulador calibrado para la precipitación promedio durante el periodo de lluvias en la región durante un periodo de 30 minutos)
Conclusiones
Las características de las hojarasca en los usos de suelo con mayor cobertura de vegetación influye notablemente en las funciones de infiltración y retención de sedimentos.
En los potreros activos con manejo extensivo y baja cobertura de árboles los valores elevados de escorrentía y el mayor aporte de sedimentos también pueden estar influenciados por la compactación del suelo.
La mayor proporción de raíces en los primeros centímetros del suelo en los ambientes con mayor vegetación arbórea (bosques y rastrojos) se relacionan con un mayor amarre del suelo sobre los diferentes tipos de agregados, lo cual confiere mayor estabilidad a procesos erosivos y al aumento de la infiltración.
GRACIAS