Resistencia y resiliencia del sistema poroso de un Duric HisticPlacaquand bajo distintos usos de suelo

Dörner, J., Zúñiga, F., Horn , R., Uteau , D., Dec , D., Peth, S.

FONDECYT 1130546

Outline

IntroducciónSuelos ÑadiCambio de Uso de Suelo

Materiales & MétodosMediciones de Campo y Análisis de Laboratorio

Resultados & DiscusiónResistencia & Resiliencia Poros del SueloCT - Imágenes

Conclusiones

Introducción Suelos Ñadi

Suelos Ñadi & Cambio de Uso de Suelo

Matus et al., 2006Zúñiga et al., enviado Catena

Ubicación: Sur de Chile, 38º30’ – 43º00’ SÁrea: 475.000 has. Cenizas volcánicas modernasProfundidad: 20 – 90 cmHorizontes Plácico

(Besoain, 1985; Alcayaga, 1989; Ramírez and San Martín, 1993; SAG, 2001; CIREN, 2003; Janssen et al., 2004)

Estreses Mecánicos e Hidráulicos

Historial de Cambio de Uso de Suelo

i) Limitada profundidad y fragilidad de los suelos Ñadi

ii) El efecto del cambio de uso de suelo y drenaje sobre las funciones de los poros del suelo

iii) Los servicios ecosistémicos de los Ñadi (e.g. Secuestro de carbono, purificación del agua)

Lara et al. (2012)

Introducción Suelos Ñadi

Suelos Ñadi & Cambio de Uso de Suelo

Introducción Suelos Ñadi

Suelos Ñadi & Cambio de Uso de SueloN

x: Piezómetros en sNFo: Piezómetros en NP□: Estaciones de monitóreos (sNF and NPs)

x x x x x x xx x x x x x xx x x x x x xx x x x x x xx x x x x x xx x x x x x xo o o x x x xo o o x x x xo o o o x x xo o o o x x xo o o o o x xo o o o o x xo o o o o o xo o o o o o o

Distribución espacial de mediciones de campo y muestreo de suelos (Dörner et al., 2016 SUM; 2017 SSSAJ)

0 30 60

0

43

87

130

z [cm]

9082

7465

5749

4133

2516

80

0 30 60

0

43

87

130

z [cm]

9082

7465

5749

4133

2516

80

0 30 60

0

43

87

130

wCP [Vol. %]

3230

2825

2321

1917

1512

108

0 30 60

0

43

87

130

wCP [Vol. %]

3230

2825

2321

1917

1512

108

0 30 60

0

43

87

130

Pv [kPa]

10092

8475

6759

5143

3526

1810

0 30 60

0

43

87

130

Pv [kPa]

10092

8475

6759

5143

3526

1810

Ase

nta

mie

nto

(%

)

Deformación Deformación

Tensión vertical (kPa)

Valor Preconsolidación (Pc)

elástica plástica

Consolidación 1ria

Curva Preconsolidación

Curva

(Horn, 1981)

Dec et al. (2017)

Introducción Objetivo

“analizar el efecto del cambio de uso de suelo sobre la resistencia y resiliencia mecánica del sistema poroso de

un Ñadi”

Resistencia

Resiliencia

Capacidad que tienen los poros de resistir (sin deformarse) un evento de estrés mecánico

Capacidad que tienen los poros de recuperarse luego de un evento de estrés mecánico

Figura 1: Sitios de Estudio

Material & Métodos Ubicación, Suelo & Uso

Ubicación: Chaqueihua (41º 26’ S, 73º 7’ O)Elevación: 73 m a.s.l.Pendiente: < 1%Clima: Templado húmedo c/ marítima

Precipitaciones (2000 mm) T (10.7 ºC)

Suelo: Duric Histic Placaquands (Alerce)Cambio de Uso de Suelo (CUS): 1980 Incendio, restos fueron eliminado.

sNF: Nothofagus dombeyi, Notofagus nitida, Drimys winteri, Podocarpus nubigena y Amomyrtus luma

NG: Aira caryophyllea, Holcus lanatus, Agrostis capillaris, Dichondra repens y Lotus oliginosus. Sin manejo de pastoreo.

Haller et al. (2015). Agro Sur

LU Prof. H Textura Estructura pH CO

[cm] [-] [-] [-] [-] [%]

sNF 0-22 A1 Franco Subangular 4.18 26.2

22-35 Bw1 Limo arc. Angular 4.47 19.6

35-51 Bw2 Arcilloso Angular 5.07 10.9

51-60 BC Arcilloso Angular n.d. n.d.

NG 0-17 A1 Franco Granular 4.99 25.4

17-22 A2 Arcilloso Angular 5.06 21.2

22-36 Bw1 Arcilloso Angular 5.21 13.8

36-48 Bw2 Arcilloso Angular 5.38 10.6

48-57 BC Arcilloso Angular 5.61 6.9

Cuadro 1: Descripción perfiles de suelosNF

NG

Material & Métodos Ubicación, Suelo & Uso

Dörner et al. (2016). SUM.

N

x: Piezómetros en sNFo: Piezómetros en NP□: Estaciones de monitóreos (sNF and NPs)

x x x x x x xx x x x x x xx x x x x x xx x x x x x xx x x x x x xx x x x x x xo o o x x x xo o o x x x xo o o o x x xo o o o x x xo o o o o x xo o o o o x xo o o o o o xo o o o o o o

Muestras no disturbadas de suelo(Capacidad de Soporte, porosidad)

Ensayo Cargas Cíclicas

Figura 2: Distribución espacial de mediciones de campo y muestreo de suelos

Material & Métodos Análisis Campo & Muestreo

Material & Methods Laboratory Analyses

1) Capacidad de Soporte (Pc)➔ Ensayo de cargas estáticas (Dörner et al., 2017)Bodenkunde Kiel Cálculo Pc según Baumgartl & Köck (2004)

0 30 60

0

43

87

130

Pv [kPa]

100

92

84

75

67

59

51

43

35

26

18

10

0 30 60

0

43

87

130

Pv [kPa]

100

92

84

75

67

59

51

43

35

26

18

10

Capacidad de Soporte

[m]

[m]

Pc [kPa]

Pc sNF = 24 ± 0.2 kPa

Pc NG = 39 ± 2.5 kPa

Ciclos de Compactación20 kPa80 kPa200 kPa

Material & Methods Laboratory Analyses

2) Ensayo de cargas cíclicas ➔ Coeficiente de Compresión (Peth & Horn, 2006)Bodenkunde Kiel

Time [seconds]

0 100 200 300

Str

ess

, n [

kP

a]

0

100

200

300

n < Pc

20 kPa

n > Pc

80 kPa

n > Pc

200 kPa

30'

30'

100 cycles

Pis

ote

o A

nim

al

Trán

sito

Tra

cto

r

Modificado de Reszkowska et al. (2011)

60 hPa (n = 8)Ka (Dörner & Horn, 2006)Microtomógrafo (Phoenix Nanotom®, Alemania)

60 hPaKaMicrotomógrafo

RESULTADOS & DISCUSIÓN

Resistencia y resiliencia del sistema poroso de un Duric HisticPlacaquand bajo distintos usos de suelo

Res. & Discusión Ciclos de Compactación

Cambio del Índice de Poros en función de los Ciclos de Compactación de los Suelos

Coeficiente de Compresión Cn(Peth & Horn, 2006)

Res. & Discusión Ciclos de Compactación

Efecto de los Ciclos de Compactación sobre el Índice de Compresión de los Suelos

Res. & Discusión Ciclos de Compactación

Índice de Compresión inicial (20 kPa) en función de la Densidad Aparente y Permeabilidad de Aire de los Suelos

Res. & Discusión Ciclos de Compactación

Efecto de los Ciclos de Compactación sobre la Matriz de Poros

Res. & Discusión Ciclos de Compactación

Efecto de los Ciclos de Compactación & Resiliencia sobre Distribución Poros del Suelo

Pc sNF = 24 ± 0.2 kPa Pc NG = 39 ± 2.5 kPa

Res. & Discusión Capacidad de Soporte

Efecto de los Ciclos de Compactación & Resiliencia sobre la Permeabilidad de Aire del Suelo

CONCLUSIONES

El cambio de uso de suelo (CUS) provocó un incremento en la capacidad de soporte (Pc) desde el suelo bajo sNF a la pradera naturalizada (PN).

En los ciclos de compactación, cuando el estrés aplicado fue mayor que la Pc, se produjo una deformación significativa que redujo el volumen de macroporos y la permeabilidad de aire (Ka).

El análisis de imágenes confirma la reducción de macroporos lo que, en general, afecta su continuidad. Los poros del suelo se recuperaron (sNF > NG) durante la rehidratación pero presentaron una resiliencia limitada, sin llegar a los niveles de porosidad inicial.

CONCLUSIONES

Los ciclos de compactación inducen una deformación acumulativa del suelo, en donde el suelo bajo bosque sufrió el mayor asentamiento, pero una mayor capacidad de resiliencia en comparación al suelo bajo pradera.

Lo anterior es relevante, dada que la fragilidad de estos suelos está condicionada por su limitada profundidad, lo que debe ser considerado a la

hora de planificar el uso de este tipo de suelos.

Muchas GraciasÑadi Soil Team

Resistencia y resiliencia del sistema poroso de un Duric HisticPlacaquand bajo distintos usos de suelo

Dörner, J., Zúñiga, F., Horn , R., Uteau , D., Dec , D.,., Peth, S.

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