El retroceso y la degradación del suelo son dos procesos de evolución regresivos asociados con la pérdida de equilibrio de un suelo estable . La retrogresión se debe principalmente a la erosión del suelo y corresponde a un fenómeno en el que la sucesión revierte la tierra a su estado físico natural. La degradación es una evolución, diferente de la evolución natural, relacionada con el clima y la vegetación locales . [1] Se debe al reemplazo de las comunidades de plantas primarias (conocidas como vegetación clímax ) por las comunidades secundarias. Este reemplazo modifica la composición y cantidad de humus , y afecta laformación del suelo . Está directamente relacionado con la actividad humana. La degradación del suelo también puede verse como cualquier cambio o alteración ecológica del suelo que se percibe como perjudicial o indeseable.
Al comienzo de la formación del suelo, los cultivos de roca desnuda son colonizados gradualmente por especies pioneras ( líquenes y musgos ). Les sucede la vegetación herbácea , los arbustos y finalmente el bosque . Paralelamente, se forma el primer horizonte portador de humus (el horizonte A), seguido de algunos horizontes minerales (horizontes B). Cada etapa sucesiva se caracteriza por una cierta asociación de suelo / vegetación y medio ambiente, que define un ecosistema .
Después de un cierto tiempo de evolución paralela entre el suelo y la vegetación, se alcanza un estado de equilibrio constante . Esta etapa de desarrollo es llamada clímax por algunos ecologistas y "potencial natural" por otros. La sucesión es la evolución hacia el clímax. Independientemente de su nombre, la etapa de equilibrio de la sucesión primaria es la forma natural de desarrollo más elevada que los factores ambientales son capaces de producir.
Los ciclos de evolución de los suelos tienen duraciones muy variables, entre decenas, cientos o miles de años para suelos que evolucionan rápidamente (solo un horizonte) a más de un millón de años para suelos de desarrollo lento. El mismo suelo puede alcanzar varias condiciones de estado estacionario sucesivas durante su existencia, como lo muestra la secuencia del bosque pigmeo en el condado de Mendocino, California. Los suelos alcanzan naturalmente un estado de alta productividad , del cual se degradan naturalmente a medida que los nutrientes minerales se eliminan del sistema del suelo. Por lo tanto, los suelos más viejos son más vulnerables a los efectos del retroceso y la degradación inducidos.
Factores ecológicos que influyen en la formación del suelo [ editar ]
Hay dos tipos de factores ecológicos que influyen en la evolución de un suelo (a través de la alteración y la humificación ). Estos dos factores son extremadamente significativos para explicar la evolución de los suelos de desarrollo corto.
- Un primer tipo de factor es el clima promedio de un área y la vegetación asociada ( bioma ).
- Un segundo tipo de factor es más local y está relacionado con la roca original y el drenaje local . Este tipo de factor explica la aparición de asociaciones especializadas (ex turberas).
Teoría de la biorhexismo [ editar ]
La destrucción de la vegetación implica la destrucción de suelos evolucionados, o una evolución regresiva. Los ciclos de sucesión-regresión de los suelos se suceden en intervalos cortos de tiempo (acciones humanas) o largos intervalos de tiempo (variaciones climáticas).
El papel del clima en el deterioro de las rocas y la formación de suelos conducen a la formulación de la teoría de la biorhexista.
- En clima húmedo, las condiciones son favorables para el deterioro de las rocas (principalmente químicamente), el desarrollo de la vegetación y la formación de suelos; Este período favorable a la vida se llama biostasia.
- En climas secos, las rocas expuestas se someten principalmente a una desintegración mecánica que produce materiales detríticos gruesos: esto se conoce como rexista.
Perturbaciones del equilibrio de un suelo [ editar ]
Cuando se alcanza el estado de equilibrio, caracterizado por el clímax del ecosistema, tiende a mantenerse estable en el transcurso del tiempo. La vegetación instalada en el suelo proporciona el humus y asegura la circulación ascendente de las materias. Protege el suelo de la erosión al desempeñar el papel de barrera (por ejemplo, protección contra el agua y el viento ). Las plantas también pueden reducir la erosión al unir las partículas del suelo a sus raíces.
Una alteración del clímax causará retroceso, pero a menudo, la sucesión secundaria comenzará a guiar la evolución del sistema después de esa alteración. La sucesión secundaria es mucho más rápida que la primaria porque el suelo ya está formado, aunque deteriorado y necesita restauración también.
Sin embargo, cuando se produce una destrucción significativa de la vegetación (de origen natural, como una avalancha u origen humano), la perturbación que sufre el ecosistema es demasiado importante. En este último caso, la erosión es responsable de la destrucción de los horizontes superiores del suelo, y es el origen de un fenómeno de reversión a las condiciones pioneras. El fenómeno se llama retrogresión y puede ser parcial o total (en este caso, no queda nada más que roca desnuda). Por ejemplo, la limpieza de un terreno inclinado, sujeto a lluvias violentas, puede conducir a la destrucción completa del suelo. El hombre puede modificar profundamente la evolución de los suelos mediante acciones directas y brutales, como la limpieza, cortes abusivos, pastizales forestales, basura rastrillando. La vegetación del clímax se reemplaza gradualmente y el suelo se modifica (ejemplo: reemplazo de bosques frondosos por plantaciones de páramos o pinos). El retroceso a menudo se relaciona con prácticas humanas muy antiguas.
Influencia de la actividad humana [ editar ]
La erosión del suelo es el factor principal para la degradación del suelo y se debe a varios mecanismos: erosión hídrica, erosión eólica , degradación química y degradación física.
La erosión está fuertemente relacionada con la actividad humana. Por ejemplo, las carreteras que aumentan las superficies impermeables conducen a la transmisión y la pérdida de tierra. La agricultura también acelera la erosión del suelo (aumento del tamaño del campo, correlacionado con la eliminación de setos y zanjas). Los prados están en regresión al beneficio de las tierras aradas. Las superficies de los cultivos de primavera (girasol, maíz, remolacha) están aumentando y dejan el suelo desnudo en invierno. Los terrenos en pendiente son colonizados gradualmente por la vid . Por último, el uso de herbicidas deja el suelo desnudo entre cada cultivo. Las nuevas prácticas culturales, como la mecanización, también aumentan los riesgos de erosión. Fertilizaciónpor abonos minerales en lugar de abonos orgánicos, se desestructura gradualmente el suelo. Muchos científicos [ cita requerida ] observaron una disminución gradual del contenido de materia orgánica del suelo en los suelos, así como una disminución de la actividad biológica del suelo (en particular, en relación con los usos químicos). Por último, la deforestación , en particular, es responsable de la degradación de los suelos forestales.
La agricultura aumenta el riesgo de erosión por la alteración de la vegetación por medio de:
- Sobrepastoreo de animales
- Plantación de monocultivos
- Cultivo en hileras
- Labranza o arado
- Remoción de cultivos
- Conversión de uso del suelo
Consecuencias de la regresión y degradación del suelo [ editar ]
- Impacto en los rendimientos : los aumentos recientes en la población humana han ejercido una gran presión sobre los sistemas de suelos del mundo. Más de 6 mil millones de personas están utilizando aproximadamente el 38% de la superficie terrestre de la Tierra para criar cultivos y ganado. [3] Muchos suelos sufren diversos tipos de degradación, que en última instancia pueden reducir su capacidad de producir recursos alimenticios. La degradación leve se refiere a la tierra donde el potencial de rendimiento se ha reducido en un 10%, la degradación moderada se refiere a una disminución del rendimiento del 10-50%. Los suelos severamente degradados han perdido más del 50% de su potencial. La mayoría de los suelos severamente degradados se encuentran en países en desarrollo.
- desastres naturales : los desastres naturales como los flujos de lodo, las inundaciones son responsables de la muerte de muchos seres vivos cada año.
- deterioro de la calidad del agua : el aumento de la turbidez del agua y el aporte de nitrógeno y fósforo pueden provocar eutrofización . Las partículas del suelo en las aguas superficiales también están acompañadas de insumos agrícolas y de algunos contaminantes de origen industrial, urbano y vial (como los metales pesados ). El impacto ecológico de los insumos agrícolas (como el herbicida) es conocido pero difícil de evaluar debido a la multiplicidad de los productos y su amplio espectro de acción.
- Diversidad biológica: la degradación del suelo puede implicar la perturbación de las comunidades microbianas, la desaparición de la vegetación del clímax y la disminución del hábitat animal, lo que conduce a una pérdida de biodiversidad y la extinción de los animales . [4]
- pérdida económica : los costos estimados para la degradación de la tierra son de US $ 40 mil millones por año. Esta cifra no tiene en cuenta las externalidades negativas, como el mayor uso de fertilizantes, la pérdida de biodiversidad y la pérdida de paisajes únicos. [5]
Mejoramiento, reconstrucción y regeneración de suelos [ editar ]
Se pueden combatir los problemas de erosión del suelo , y ciertas prácticas pueden conducir a la mejora y reconstrucción del suelo. Aunque son simples, los métodos para reducir la erosión a menudo no se eligen porque estas prácticas superan los beneficios a corto plazo. La reconstrucción es especialmente posible a través de la mejora de la estructura del suelo, la adición de materia orgánica y la limitación de la escorrentía. Sin embargo, estas técnicas nunca lograrán restaurar totalmente un suelo (y la fauna y flora asociadas a él) que tardó más de 1000 años en construirse. La regeneración del suelo es la reforma del suelo degradado a través de procesos biológicos, químicos o físicos. [2]
Cuando la productividad disminuyó en los suelos bajos en arcilla del norte de Tailandia, los agricultores inicialmente respondieron agregando materia orgánica de termiteros , pero esto fue insostenible a largo plazo. Los científicos experimentaron con la adición de bentonita , una de las familias de arcillas de esmectita , al suelo. En ensayos de campo, realizados por científicos del Instituto Internacional de Gestión del Agua en cooperación con la Universidad Khon Kaeny los agricultores locales, esto tuvo el efecto de ayudar a retener agua y nutrientes. Complementando la práctica habitual del agricultor con una sola aplicación de 200 kg de bentonita por rai (6.26 rai = 1 hectárea) resultó en un aumento del rendimiento promedio del 73%. Más trabajos mostraron que la aplicación de bentonita a suelos arenosos degradados redujo el riesgo de fracaso de los cultivos durante los años de sequía.
En 2008, tres años después de los ensayos iniciales, los científicos del IWMI realizaron una encuesta entre 250 agricultores en el noreste de Tailandia, la mitad de los cuales habían aplicado bentonita a sus campos y la otra mitad no. La producción promedio para aquellos que usan la adición de arcilla fue 18% más alta que para los usuarios que no son de arcilla. El uso de la arcilla había permitido a algunos agricultores cambiar al cultivo de vegetales, que necesitan un suelo más fértil. Esto ayudó a aumentar sus ingresos. Los investigadores estimaron que 200 agricultores en el noreste de Tailandia y 400 en Camboya habían adoptado el uso de arcillas, y que otros 20,000 agricultores fueron introducidos a la nueva técnica.
la compactación del suelo es el proceso en el que se aplica tensión a un suelo que provoca la densificación a medida que el aire se desplaza de los poros entre los granos del suelo. Cuando se aplica tensión que causa la densificación debido al desplazamiento del agua (u otro líquido) entre los granos del suelo , se produce la consolidación , no la compactación. Normalmente, la compactación es el resultado de maquinaria pesada que comprime el suelo , pero también puede ocurrir debido al paso de (por ejemplo) patas de animales.
En la ciencia del suelo y la agronomía , la compactación del suelo suele ser una combinación de compactación y consolidación de ingeniería, por lo que puede ocurrir debido a la falta de agua en el suelo, siendo el esfuerzo aplicado la succión interna debido a la evaporación del agua [1] , así como a paso de pies de animales. Los suelos afectados se vuelven menos capaces de absorber la lluvia , lo que aumenta la escorrentía y la erosión . Las plantas tienen dificultades en el suelo compactado porque los granos minerales se presionan entre sí, dejando poco espacio para el aire y el agua, que son esenciales para la raíz.crecimiento. Los animales de madriguera también encuentran un ambiente hostil, porque el suelo más denso es más difícil de penetrar. La capacidad de un suelo para recuperarse de este tipo de compactación depende del clima, la mineralogía y la fauna. Los suelos con alta capacidad de contracción e hinchamiento , como los vertisoles , se recuperan rápidamente de la compactación donde las condiciones de humedad son variables (los períodos secos reducen el suelo y lo hacen agrietarse). Pero las arcillas como la caolinita , que no se agrietan cuando se secan, no pueden recuperarse de la compactación por sí solas a menos que alberguen animales que habitan en el suelo, como las lombrices de tierra ; la serie de suelos Cecil es un ejemplo.
Antes de que los suelos se puedan compactar en el campo, se requieren algunas pruebas de laboratorio para determinar sus propiedades de ingeniería. Entre varias propiedades, la densidad seca máxima y el contenido óptimo de humedad son vitales y especifican la densidad requerida para ser compactada en el campo.
En construcción [ editar ]
La compactación del suelo es una parte vital del proceso de construcción. Se utiliza para el soporte de entidades estructurales como la construcción de cimientos, carreteras, pasarelas y estructuras de retención de tierra, por nombrar algunas. Para un tipo de suelo dado, ciertas propiedades pueden considerar más o menos deseable un rendimiento adecuado para una circunstancia particular. En general, el suelo preseleccionado debe tener una resistencia adecuada, ser relativamente incompresible para que el asentamiento futuro no sea significativo, ser estable frente al cambio de volumen ya que el contenido de agua u otros factores varían, ser duradero y seguro contra el deterioro, y poseer la permeabilidad adecuada . [3]
Cuando se va a llenar o rellenar un área, el suelo se coloca en capas llamadas elevadores. La capacidad de las primeras capas de relleno para compactarse adecuadamente dependerá de la condición del material natural que se está cubriendo. Si se deja material inadecuado y se rellena, puede comprimirse durante un largo período bajo el peso del relleno de tierra, causando grietas de asentamiento en el relleno o en cualquier estructura soportada por el relleno. [4] Con el fin de determinar si el suelo natural soportará las primeras capas de relleno, un área puede ser enrollada. El enrollado de prueba consiste en utilizar un equipo de construcción pesado de piezas (típicamente, equipo de compactación pesado o equipo de acarreo) para rodar por el sitio de llenado y observar la revelación de desviaciones. Estas áreas serán indicadas por el desarrollo de la rutina., bombeo o tejido en tierra . [5]
Para asegurar que se logre una compactación adecuada del suelo, las especificaciones del proyecto indicarán la densidad requerida del suelo o el grado de compactación que debe lograrse. Estas especificaciones son generalmente recomendadas por un ingeniero geotécnico en un informe de ingeniería geotécnica.
El tipo de suelo , es decir, las distribuciones del tamaño de grano, la forma de los granos del suelo, la gravedad específica de los sólidos del suelo y la cantidad y tipo de minerales arcillosos presentes, tiene una gran influencia en el peso unitario seco máximo y el contenido óptimo de humedad. [6] También tiene una gran influencia sobre cómo se deben compactar los materiales en determinadas situaciones. La compactación se logra mediante el uso de equipo pesado. En arenas y gravas, el equipo generalmente vibra, para causar la reorientación de las partículas del suelo en una configuración más densa. En limos y arcillas , con frecuencia se usa un rodillo de pie de oveja para crear pequeñas zonas de cizallamiento intenso , que expulsa el aire del suelo.
La determinación de la compactación adecuada se realiza determinando la densidad in situ del suelo y comparándola con la densidad máxima determinada por una prueba de laboratorio. La prueba de laboratorio más utilizada se llama prueba de compactación Proctor y existen dos métodos diferentes para obtener la densidad máxima. Son las pruebas estándar de Proctor y Proctor modificado ; el Proctor modificado se usa más comúnmente. Para presas pequeñas, el Proctor estándar aún puede ser la referencia. [5]
Si bien es necesario compactar el suelo debajo de las estructuras y los pavimentos, es importante después de la construcción descompactar las áreas para que se ajardinen para que la vegetación pueda crecer.
Métodos de compactación [ editar ]
Hay varios medios para lograr la compactación de un material. Algunos son más apropiados para la compactación del suelo que otros, mientras que algunas técnicas solo son adecuadas para suelos particulares o suelos en condiciones particulares. Algunos son más adecuados para la compactación de materiales que no son del suelo, como el asfalto . En general, los que pueden aplicar cantidades significativas de cizallamiento, así como el esfuerzo de compresión, son más efectivos.
Las técnicas disponibles se pueden clasificar como:
- Estática: se aplica lentamente una gran tensión al suelo y luego se libera.
- Impacto: el estrés se aplica dejando caer una gran masa sobre la superficie del suelo.
- Vibración: se aplica una tensión repetida y rápidamente a través de una placa o martillo accionado mecánicamente. A menudo combinado con compactación rodante (ver más abajo).
- Girar: se aplica una tensión estática y se mantiene en una dirección mientras el suelo está sujeto a un movimiento giratorio alrededor del eje de carga estática. Limitado a aplicaciones de laboratorio.
- Rodando: se hace rodar un cilindro pesado sobre la superficie del suelo. De uso general en campos deportivos. Los compactadores de rodillos a menudo están equipados con dispositivos vibratorios para mejorar su efectividad.
- Amasamiento: la cizalla se aplica alternando el movimiento en posiciones adyacentes. Un ejemplo, combinado con la compactación rodante, es el rodillo 'pie de oveja' utilizado en la compactación de residuos en los vertederos .
La planta de construcción disponible para lograr la compactación es extremadamente variada y se describe en otra parte .
Métodos de prueba en laboratorio [ editar ]
Los compactadores de suelo se utilizan para realizar métodos de prueba que cubren los métodos de compactación de laboratorio utilizados para determinar la relación entre el contenido de agua de moldeo y el peso unitario seco de los suelos. El suelo colocado como relleno de ingeniería se compacta a un estado denso para obtener propiedades de ingeniería satisfactorias, como resistencia al corte, compresibilidad o permeabilidad. Además, los suelos de cimentación a menudo se compactan para mejorar sus propiedades de ingeniería. Las pruebas de compactación de laboratorio proporcionan la base para determinar el porcentaje de compactación y el contenido de agua de moldeo necesarios para lograr las propiedades de ingeniería requeridas, y para controlar la construcción para asegurar que se logre la compactación y el contenido de agua requeridos.
No hay comentarios:
Publicar un comentario